CAP 40 Fisiologia - ESTUDIAR PDF

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CAP 40 Principios fisicos del intercambio gaseoso

Difusion de O2 y CO2 a traves de la membrana respiratoria La siguiente fase de la respiracion es la difusion del O2 desde los alveolos hacia la sangre pulmonar y difusion de CO2 en la direccion opuesta.

Fisica de la difusion gaseosa y preciones parciales de gases -

Para que se produzca la difusion debe haber una fuente de energia Presion: producida por multiples impactos de particulas en movimiento contra una superficie, la presion de un gas es proporcinal a la suma de las fuerzas de los impactos en todas las moleculas de ese gas. La precion es directamente proporcional a la concentracion de las moleculas de gas.

-

Presion parcial: la difusion de cada uno de estos gases ( O2, N, CO2) es directamente proporcional a la presion que genera ese gas solo.

Gases disueltos en agua o en tejidos corporales tambien ejercen una presion, por que las moleculas de gas disuelto se mueven aleatoriamente y poseen energia cinetica. La presion parcial de ungas en una solucion esta determinada por su concentracion y por el coeficiente de solubilidad del gas. -

Moleculas que son atraidas se pueden disolver sin generar un exceso de presion parcial en el interior. Moleculas que son repelidas generan una presion parcial elevada

Expresando mediante la ley de henry Coeficientes de solubilidad de gases respiratorios a temperatura corporal: O2

0,024

Co

CO2

0,57

N

0,018 0,012

He 0,008

Difusion neta esta determinada por la diferencia entre dos presiones parciales. -

Si es mayor en la fase gaseosa de los alveolos mas las moleculas difundiran hacia la sangre. Si es mayor en el estado disuelto en la sangre la difusion neta se dirigira hacia la fase gaseosa de los alveolos

La presion parcial que ejercen las moleculas de agua para escapar a traves de la superficie, presion de vapor de agua. Depende totalmente de la temperatura del agua. Cuanto mayor sea, mayot sera la actividad cinetica de las moleculas y la probabilidad de que las moleculas de agua escapen de la superficie de agua hacia la fase gaseosa. Diferencia de presion provoca difusion de gases a traves de liquidos Algunas moleculas rebotan de manera aleatoria desde la zona de baja a la zona de alta presion. La difusion neta del gas desde la zona de presion alta hacia la zona de presion baja es igual al numero de molesculas que rebotan en esta direccion anterograda menos el numero de moleculas que rebota en la direccion contraria, proporcional a la diferencia de presiones parciales de gas entre las dos zonas, denoinada diferencia de precion para producir la difusion. Factores que afectan la velocidad de difusion de gas en liquido:     

Solubilidad del gas en el liquido Area transversal del liquido Distancia a traves de la cual debe difundir Peso molecular Temperatura del liquido.

Cuando mayor sea la solubilidad mayor sera el numero de moleculas disponibles para difundir. Cuanto mayor sea el area tranversal, mayorsera el numero de moleculas que difunden. Cuanto mayor sea la distancia que deben atravesar las moleculas, mas tardaran en difundir. Cuanto mayor sea la velocidad del movimient cinetico de las moleculas, mayor sera la velocidad de difusion del gas. Las caracteristicas del propio gas determinan 2 factores:  Solubilidad y peso molecular. Que determinan el coeficiente de difusion del gas. La principal limitacion al mov. De los gases en los tejidos es la velocidad a la que los gases pueden difundir a traves del agua tisular. La difusion de gases a traves de los tejidos y de la membrana respiratoria, es casi igual a la difusion de gases en el agua. Las composiciones del aire alveolar y el aire atmosferico son diferentes. El aire alveolar no tiene las mismas concentraciones que el aire atmosferico por:    

El aire alveolar es sustituido solo de manera parcial por el aire atmosferico El O2 se absorbe constantemente hacia la sangre pulmonar desde el aire pulmonar E3l CO2 esta difundiendo constantemente desde la sangre pulmonar hacia los alveolos El aire atmosferico seco que entra en las vias aereas es humidificado

Humidificacion del aire en las vias aereas El aire atmosferico esta compuesto casi totalmente por O2 y N2, apenas contiene CO2 y poco vapor de agua. Y tan pronto como entra en las vias aereas esta expuesto a liquidos que recubren las superficies respiratorias. El aire alveolar se renueva lentamente por el aire atmosferico

La capacidad residual de los pulmones mide aprox, 2,300ml. El volumen del aire alveolar que es sustituido por el aire atmosferico es 1/7 del total.  Con una ventilacion alveolar normal se elimina apro. La mitad del gas en 17 segundos. Importancia de la sustitucion del aire alveolar La sustitucion lenta tiene importancia en la prevencion de cambios subitos de las concentraciones de gases en sangre, hace que el mecanismo de control respiratorio sea mas estable y previene aumentos o disminuciones excesivas de oxigenacion tisular, concentacion tisular de CO2 y pH tisular.

Concentacion y presion parcial de oxigeno en los alveolos. Cuanto mas rapido se absorva el oxigeno, menor sera su concentracion en los alveolos; cuanto mas rapido se inhale hacia los alveolos mayor sera su concentracion. La concentracion de oxigeno y su presion parcial esta controlada por:  Velocidad de absorcion hacia la sangre  Velocidad de entrada a los pumones por el proceso ventilatorio Concentracion y presion parcial de CO2 en los alveolos  Aumenta en proporcion directa a la velocidad de excresion de CO2, disminuye en proporcion inversa a la ventilacion alveolar. las concentraciones y presiones parciales de O2 y CO2 estan determinadas por las velocidades de absorcion o excresion y la magnitud de ventilacion alveolar.

El aire inspirado es una combinacion de aire del espacio muerto y aire alveolar. La composicion global del aire inspirado esta determinado por:  Cantidad de aire inspirado, aire del espacio muerto ( es aire humidificado tipico)  Cantidad que es aire alveolar Difusion de gases a traves de la membrana respiratoria

Unidad respiratoria: formada por un bronquiolo respiratorio, conductos alveolares y alveolos. Debido a lo extenso del plexo capilar, el flujo de sangre en la pared alveolar es una lamina de sangre que fluye. Gases alveolares estan muy proximos a la sangre de los capilares pulmonares, el intercambio gaseoso entre el aire alveolar y sangre pulmonar se produce a traves de las membranas de las porciones terminales de pulmones no solo en los alveolos.estas membranas se conocen como membrana respiratoria (MR) / MEMBRANA PULMONAR.

Capas de la membrana respiratoria (MR)

 Capa de liquido contiene surfactante que tapiza el alveolo. Reduce la trension superficial del liquido alveolar.  Epitelio alveolar formado por celulas epiteliales delgadas  Membrana basal epitelial  Espacio intersticial delgado entre el epitelio alveolar y la membrana capilar  Membrana basal capilar se fusiona con la membrana basal del epitelio alveolar  Membrana del endotelio capilar el area superficial total de la MR es de 70m2. La cantidad total de sangre en capilares de los pulmones es de 60 a 140 ml. Factores que influyen en la velocidad de difusion gaseosa a traves de la membrana rspiratoria (RM) Factores que determinan la rapidez con la que un gas atraviesa la membrana:    

Grosor de la membrana Area superficial de la membrana Coeficiente de difusion del gas Diferencia de presion parcial del gas a ambos lados de la membrana

Ocasionalmente se produce un aummento de grosor de la MR, como consecuencia de la prsencia de liquido de edema, de modo que gases respiratorios deben difundir a traves de la membrana y del liquido. La velocidad de difusion a traves de la membrana es inversamente proporcional al grosor de la membrana. Cuando el area superificial total disminuye 1/3 a ¼ de lo normal, hay deterioro sustancial del intercambio de gases. El coeficiente de difusion para la transferencia de gases depende de la solubilidad del gas en la membrana e inversamente de la raiz cuadrada del peso molecular del gas. La velocidad de difusion es casi exactamente la misma que en el agua. Para una diferencia de presion dada el CO2 difunde 20 veces mas rapido que O2 y este difunde 2 veces mas rapidos que N2. La diferencia de presion es una medida de la tendencia neta a que las moleculas del gas se muevan a traves de la membrana. Cuando la PP de un gas en los alveolos es mayor, produce difusion neta desde la sangre hacia los alveolos Capacidad de difusion en la MR El volumen de un gas que difunde a traves de la membrana en cada minuto para una diferencia de PP DE 1mmHg. Capacidad de difusion del O2: en condiciones de reposos es 21 ml/min/mmHg Aumento de la capacidad de difusion del O2 durante el ejercicio: capacidad de difusion del O2 aumenta hasta un max. De 65ml/min/mmHg. Este aumento es producido por :  Apertura de los capilares pulmonares o dilatacion adiconal de capilares, aumentando el area superficial de la sangre  Mejor equilibrio entre la ventilacion de los alveolos y perfusion de capilares alveolares con sangrecoeficiente de ventilacion – perfusion. Capacidad de difusion del CO2 Varia directamente con el coeficiente de difusion del gas particular.

Medicion de la capacidad de difusion: metodo del CO Capacidad de difusion O2 se calcula por mediciones de:  Po2 alveolar  Po2 de la sangre capilar pulmonar ( es dificil e imprecisa)  Velocidad de captacion de O2 por la sangre Presion de CO en la sangre es escencialmente 0 por que la hemoglobina se combina muy rapido con este gas, que no da tiempo a que se genere presion. El coeficiente de difusion de O2 es 1,23 veces el de Co. La capacidad de difusion media de CO es 17ml/min/mmHg.  Cuando el cociente de V-P es 0 o infinito no hay intercambio de gases a traves de la MR  Cociente de V-P es 0, cuando no hay ventilacion alveolar. Aire del alveolo llega al equilibrio con el O2 y CO2 de la sangre.  Cociente de V-P es infinito, el aire inspirado no puede O2 hacia la snagre y no gana CO2 desde la sangre  Cociente de V-P es normal, el intercambio de O2 y CO2 es casi optimo, y la Po2 alveolar esta a un nivel de 140mmHg. Siempre que el coeficiente V/Q esta por debajo de lo normal hay una ventilacion inadecuada para aportar el O2 necesario para oxigenar la sangre que fluye a traves de capilares alveolares, cierta fraccion de sangre venosa que atraviesa los capilares pulmonares no se oxigena en la sangre derivada (SD). La magnitud cuantitativa total de SD/min cortocircuito fisiologico. Cuanto mayor sea, mayor es la cantidad de sangre que no se oxigena cuando pasa por los pulmones. Cuando la ventilacion de algunos alveolos es grande pero el flujo sanguineo alveolar es bajo se dispone de mas O2 en los alveolos de lo que se puede extraer de los alveolos por la sangre que fluye. Se dice que la ventilacion de estos alveollos esta desperdiciada. Ventilacion de las zonas de espacio muerto tambien se desperdicia, la suma de estos 2 tipos de ventilacion se denomina espacion muerto fisiologico. Cuando este es grande, buena parte del trabajo de la ventilacion es un esfuerzo desperdiciado por que una elevada proporcion delaire de la ventilacion nunca llega a la sangre. En ambos extremos del pulmon las desigualdades de la ventilacion y perfusion reducen ligeramente la eficacia del pulmon en el intercambio de O2 y CO2. Un atrapamiento grave del aire alveolar – enfisema- hace que se destruyan muchas paredes alveolares. En fumadores se producen 2 alteraiones que hacen que el cociente V-P sea anormal.  Alveolos distales a las obstrucciones no estan ventilados,dando lugar a un V-Q proximo a 0.  Zonas del pulmon en las que las paredes alveolares han sido desstruidas, pero sigue habiendo ventilacion alveolar, la mayor parte de la ventilacion se desperdicia debido al flujo sanguineo inadecuado.  Un cortocircuito fisiologico importante y un espacio muerto fisiologico importante reducen la eficacia de los pulmones como organos de intercambio gaseoso, reduciendo su eficacia hasta un valor de 1/10 de lo normal. Esta es la causa mas frecuente de incapacidad pulmonar....