Seminario 9 1. La siguiente figura muestra un registro espirométrico típico, con los volúmenes y capacidades pulmonares.
a. Describa cada uno de los componentes indicados. b. ¿Qué volúmenes y capacidades pulmonares se pueden medir con la espirometría? El espirómetro mide el volumen de aire intercambiado durante la respiración y la frecuencia cardiaca. La inspiración se registra como deflexión positiva y la expiración como deflexión negativa. En reposo un adulto sano efectúa 12 ventilaciones por minuto, y mueve alrededor de 5000 ml de aire hacia dentro y fuera de los pulmones. El espirómetro mide los volúmenes estáticos del pulmón y aparte también las capacidades pulmonares que incluyen 2 o más volúmenes pulmonares. Componentes: • Volumen inspiratorio de reserva (IRV): Es el aire adicional que ingresa en una inspiración muy profunda, es alrededor de 3.100 ml en un hombre y 1.900n en mujeres. • Capacidad inspiratorio (IC): (IC ): suma del volumen corriente y el volumen de reserva inspiratorio (500+3.100 ml en hombres = 3.600 ml) y (500+1.900 ml mujeres= 2.400 ml) • Capacidad espiratoria (EC): Suma del volumen corrientes y el volumen de reserva espiratorio (500 ml + 1.200 ml en hombres = 1.700 ml) y( 500 ml+ 1.100 en mujeres = 1.600) • Volumen espiratorio de reserva (ERV): Si se inspira normalmente y luego se espira de la manera más forzada posible, se está en condiciones de eliminar mas aire que los 5000 ml del volumen corriente. Corresponde a 1.200 ml agregados en los hombres y a los 1.100 ml agregados en mujeres. • Capacidad residual funcional (FRC): Volumen restante de los pulmones después de espirar un volumen normal de aire corriente y se puede considerar como volumen de los pulmones en equilibrio. Está integrada por el volumen espiratorio de reserva mas el volumen residual.
• Capacidad Vital (VC): Suma del volumen de reserva inspiratorio, el volumen corriente y el volumen de reserva espiratorio .( 4.8000 en hombres y 3.100 ml en mujeres) • Capacidad Pulmonar Total (CLT): Suma de la capacidad vital + volumen residual (4.800 ml+ 1.200 ml= 6.000 ml en hombres y 3.100 ml+ 1.100 ml= 4.200ml en mujeres) • Volumen corriente (VT): La cantidad de aire que entra y sale en cada movimiento respiratorio. 500 ml • Volumen Residual (RV): Después de que se espira el volumen de reserva espiratorio, una cantidad considerable de aire queda en los pulmones porque la presión intrapleural subatmosferica mantiene los alveolos insuflados, y algo de aire permanece en las vías aéreas no colapsables. Este volumen, no puede ser medido por espirómetro, llega a los 1.200 ml en hombres y 1.200 ml en mujeres.
c. ¿Qué proporción aproximada del volumen pulmonar en reposo representa el espacio muerto Anatómico? El volumen corriente varía en gran medida de una persona a otra y en la misma persona en distintas oportunidades. En un adulto típico alrededor del 70% del volumen corriente ( 350 ml) llega realmente a la zona respiratoria (bronquiolos respiratorios y conductos alveolares). El 30% (150 ml) permanece en las vías aéreas de conducción como nariz, laringe, tráquea, bronquios, bronquiolos. En conjunto las vías aéreas en que no hay intercambio gaseoso se conocen como espacio anatómico muerto. (150 mL) d. ¿Qué sucede con el volumen del espacio muerto y su proporción, cuando el volumen pulmonar Aumenta hasta la capacidad pulmonar total? No sufriría cambios, ya que el volumen en el espacio anatómico es constante. 2. Si un adulto normal tiene un volumen corriente de 500mL y una frecuencia respiratoria de 14/min, ¿cuál será su ventilación pulmonar y su ventilación alveolar?
Ve = Fr x VT (ésta para ventilación pulmonar). Para ventilación alveolar, es 500-150 (150 es el espacio muerto anatómico).
Calcule el volumen corriente y la ventilación alveolar por minuto de un sujeto que respira a una frecuencia respiratoria de 12/min y tiene una ventilación de 6L. volumen pulmonar = volumen corriente x frec. Respiratoria = 500 ml x 14 resp/ min = 7000 ml * decimos que el espacio muerto fisiologico es igual al espacio muerto anatomico, que es de 150 ml app. Volumen alveolar = ( volumen corriente[ml] – espacio muerto fisiologico [ml] )x frec.Respiratoria = (500-150) x 14 = 4900 ml
3. describa todos los tipos celulares que se encuentran presentes en el alveólo. ¿Cuál es la función de cada tipo celular? neumocito I (células alveolares de tipo I): son las mas abundantes, forman la pared entre dos alvéolos, son los encargados del intercambio gaseoso. neumocito II (células alveolares de tipo II): poseen vellosidades y son productores del líquido surfactante que es la encargada de reducir la tensión superficial en la interfase aire liquido que se forma dentro del pulmón. estos son complejos lipoproteicos que proporcionan tensión superficial muy baja en la interfase liquido-agua, reduciendo así el trabajo necesario para el estiramiento de la pared pulmonar por la reducción de la tensión y previniendo a su vez el colapso de los alvéolos. Macrófagos: protegen la región respiratoria de la contaminación por microorganismos y por partículas inhaladas que traspasaron las barreras anteriores. 5. En cada ciclo ventilatorio, el sistema respiratorio se encarga de optimizar los parámetros que favorecen la difusión. Explique de acuerdo a la Ley de Fick. La ley de fick afirma que la difusión de un gas a través de una lamina de tejido guarda una relación directa con la superficie del mismo (A), con la constante de difusión del gas especifico (D) y con la diferencia de presión parcial del gas a cada lado del tejido (P1-P2) y una relación inversa con el grosor del tejido (T). Esto se expresa: VOL (gas)= A x D x (P1-P2)/T
La ley de fick, Está relacionado al gradiente de concentración, Área de superficie y permeabilidad de la membrana y también al grosor/espesor de la membrana. El área de superficie es importante en el pulmón, ya que la misma área de los alveolos es grande (si se estira).
La parte de arriba de la fórmula es directamente proporcional a la difusión y la parte baja es inversamente proporcional. Ley de fick: Difusión = área de superficie x gradiente de [ ] x permeabilidad de la membrana / grosor de la membrana
A mayor espesor de membrana, menor difusión. Si hay menor difusión hay menor (ej) saturación de hemoglobina, se complica el transporte y la descarga de O2 en los tejidos.
6- Con respecto al O2 transportado por la Hemoglobina (Hb): a. Describa la estructura básica de la Hb, diga en qué componente sanguíneo se localiza, indique su lugar de síntesis y eliminación. La hemoglobina esta formaba por cuatro cadenas polipeptídicas (globinas) a cada una de las cuales se une un grupo hemo, cuyo átomo de hierro es capaz de unir de forma reversible una molécula de oxígeno. El grupo hemo está formado por: 1. Unión del succinil-CoA (formado en ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico) al aminoácido glicina formando un grupo pirrol. 2. Cuatro grupos pirrol se unen formando la protoporfirina IX. 3. La protoporfirina IX se une a un ión ferroso (Fe2+) formando el grupo hemo. su función principal es transportar el oxígeno desde los órganos respiratorios hasta los tejidos, en vertebrados y algunos invertebrados. La síntesis de la hemoglobina se inicia en los eritroblastos, continúa cuando los glóbulos rojos jóvenes abandonan la médula ósea para pasar al torrente circulatorio, la formación de hemoglobina continúa por varios días, por lo tanto su síntesis no depende de una estructura específica, sino de la capacidad intrínseca de los propios glóbulos rojos jóvenes. En el proceso de síntesis de la hemoglobina interviene el ácido acético y la glucocola, el ácido acético durante el ciclo de Krebs, se transforma en ácido alfacetoglutárico, dos moléculas de este ácido se combinan con una molécula de glucocola para formar un compuesto pirrólico, a su vez cuatro compuestos pirrólicos se unen para formar la protoporfirina, una de estas moléculas conocida como protoporfirina III, se combina con el hierro para formar la molécula de heme, por último cuatro moléculas de heme se combinan con una molécula de globina que es una globulina para de esta forma estructurar la hemoglobina. Tan complicado proceso forma parte de lo que conocemos como metabolismo intermedio. La degradación de la Hb se produce cuando el eritrocito ya ha alcanzado su máximo tiempo de vida (100-120 días) la membrana se pone débil y se rompe, por lo que toda la Hb es liberada, es fagocitada por macrófagos tisulares, como el de la médula ósea, bazo e hígado.
b. Explique a qué parte de la molécula de Hb se une el O2, cuales son las características de esta unión y como se llama el compuesto que se forma. El oxigeno se une al fierro (hierro), donde el oxigeno se oxida y el fierro se reduce para poder unirse. Cuando la hemoglobina tiene unido oxígeno se denomina oxihemoglobina o hemoglobina oxigenada.
c. Explique los conceptos de saturación de la Hb por el O 2 y P50 La relación entre la tensión de O2 y la saturación de la Hb se describe mediante la curva de saturación de la oxiHb. La curva de disociación de la hemoglobina es sigmoidea. De esta forma, la Hb está saturada 98% en los pulmones y sólo 33% en los tejidos, de manera que cede casi 70% de todo el O2 que puede transportar. La afinidad es la avidez con la que un pigmento respiratorio se une al oxígeno. Una forma de cuantificar la afinidad es la P50. La P50 es la presión de oxígeno a la que la sangre está saturada al 50%. En el hombre la P50 es de 27mm Hg. La sangre fetal tiene más afinidad por el oxígeno que la materna. Cuanto más alta la P50 menor afinidad, y viceversa.
7.- Defina Metahemoglobina. ¿qué implicancias puede tener su aumento en la sangre? ¿Cómo se regula su formación en el glóbulo rojo? La metahemoglobina es la hemoglobina con grupo hemo con hierro en estado férrico, Fe (III) (es decir, oxidado). Este tipo de hemoglobina tiene una enorme afinidad por el oxigeno y no lo cede en los tejidos. Se produce por una enfermedad congénita en la cual hay deficiencia de metahemoglobina reductasa, la cual mantiene el hierro como Fe(II). La metahemoglobina también se puede producir por intoxicación de nitritos, porque son agentes metahemoglobinizantes. Si aumenta en la sangre, va a haber mayor afinidad al oxígeno, por ende va a haber menos liberación de O2 a los tejidos. 8.- La cantidad de O2 unido a hemoglobina, no sólo depende de la PO2, pues existen algunos factores que afectan la afinidad de la Hb por el O2, como: pH Temperatura PCO2 2,3 DPG
a. Qué sucede con la curva de saturación de la Hb cuando aumentan y cuando disminuyen estos factores y por lo tanto qué pasa con el transporte de O2 y con la P50? b. fisiológicamente, ¿qué significa que la curva de disociación del O2 se desplace hacia la derecha? ***?que en el intervalo de 60-100 mmHg , existe una gran afinidad entre el oxigeno y la hemoglobina , por lo cual no hay bastante oxigeno disuelto para generara p.parcial y al mantener la po2 de la sangre capilar más baja que la po2 del gas alveolar la difusión de los capilares es continua , en el caso que la parcial baja disminuye la afinidad y compromete la capacidad de la hemoglobina de transportar oxigeno.
(ESTO ESTA EN LA MATERIA DE AYERRR)…? 9. De acuerdo con la curva de disociación hemoglobina-oxígeno ¿por qué la respuesta ventilatoria a la hipoxemia no es significativa sino hasta que la PaO2 disminuye bajo 60mmHg?
10. Si la proporción de oxígeno es de 21% al nivel de mar y a 5500 msnm, ¿por qué el ser humano experimenta “falta de aire” en la altitud? La concentración de oxígeno en el aire disminuye a medida que aumenta la altura. Sin embargo, el aire se compone de 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 1% de dióxido de carbono regularmente a cualquier altura. Con el aumento de la altura disminuye única y exclusivamente la presión atmosférica y por consiguiente disminuye en forma proporcional la presión del oxígeno (presión parcial del oxígeno pO2), la cual actúa para que el gas vital entre en los pulmones. A 5.000 m. de altura la presión del oxígeno se ha reducido ya a la mitad. A nivel alveolar esta presión parcial de oxígeno por supuesto también se reduce, pasando de 100 mm Hg a nivel del mar a 78 mm Hg a 2.000 mts y a 38 mm Hg a 5.500 mts aproximadamente. Una reducción de la PO2, produce que disminuya la afinada del O2 con la hemoglobina. Todo ello desencadena el proceso de adaptación del organismo humano que empieza en el sistema pulmonar y continúa con los sistemas de distribución de ese oxígeno y su combustión. 11. Defina los siguientes términos * eupnea: respiración normal * hiperpnea: se conoce también como hiperventilación y es un aumento anormal en la profundidad y frecuencia de la respiración. * taquipnea: respiración acelerada y superficial usualmente de 60 a 70 o mas respiraciones por minuto. * hipopnea: respiración lenta y superficial, en condiciones fisiológicas se da en sujetos que hacen abundante ejercicio muscular.
* bradipnea: frecuencia respiratoria anormalmente baja. * apnea: interrupción completa del flujo naso bucal del aire. * apneusis: inspiración prolongada y dificultosa, seguida de una espiración muy breve e ineficaz. Puede aparecer en lesiones del centro respiratorio cerebral. *hipercapnia: aumento de la presión parcial del dióxido de carbono en la sangre, producida por hipoventilación alveolar o por desequilibrios en la relación ventilaciónperfusión pulmonar. * hipoxemia: estado o situación en que los valores en sangre arterial de la presión parcial de oxígeno están reducidos. Existen cuatro causas: hipoventilacion alveolar, limitación de la difusión alveocapilar de oxigeno y desequilibrios en las relaciones de ventilaciónperfusión del pulmón. 12.Dibuje una curva normal de disociación O2 – hemoglobina, y superponga la curva de disociación O2 – hemoglobina en presencia de monóxido de carbono (CO). Explique. La característica mas notable de esta curva es su forma sigmoide (se debe a los cambios de afinidad). En otras palabras, el % de saturación de los sitios hem no aumenta de manera lineal a medida que se incrementa la PO2. Mas bien el % de saturación aumenta rápidamente conforme la PO2 se incrementa de 0 a casi 40 mmHg y luego se hace mas lenta entre los 50 y 100 mmHg. El desplazamiento hacia la derecha de esta curva se debe a la disminución de la afinidad por O2, hay un incremente de la p50, lo cual significa que se alcanza la saturación de 50% con un valor mas alto que el normal. Si la afinidad decrece, la descarga de O2 en los tejidos se aumenta. Los factores que disminuyen la afinidad son un incremento en la PO2, disminución de pH, aumento en la temperatura y un incremento en la 2,3- DPG. El desplazamiento a la izquierda ocurre cuando aumenta la afinidad de la hemoglobina por el O2, por lo tanto se produce una disminución en la p50 , lo que implica una saturación del 50% con un valor de PO2 menor a lo normal. Si la afinidad aumenta, la descarga de O2 en los tejidos es mas difícil. Monóxido de carbono Este reduce la capacidad de unión de O2 y también provoca desplazamiento a la izquierda en la curva de disociación O2 hemoglobina. El CO se une a la hemoglobina con una afinidad 250 veces mayor que la de O2 para formar carboxihemoglobina. el grafico esta en la pagina 205 y 208 13. Un sujeto padece intoxicación aguda por CO, la que ocasionó que su valor de carboxi-Hb fuera de 50%. Otro sujeto, a quién se le diagnosticó anemia, tiene 7.5 g/dL de Hb (normal 12-15 g/dL). En lo que respecta a la oxigenación ¿cuál de ellos está en situación más grave? Puesto que la O2-hemoglobina es la principal forma para transportar el O2 a los tejidos, el primer efecto nocivo del envenenamiento por CO es la disminución de la capacidad de la sangre de transportar O2. el segundo efecto nocivo del envenenamiento con CO es un desplazamiento de la curva de disociación hacia la izquierda, que reduce la p50 e
incrementa la afinidad de hemoglobina para el poco O2 unido. En conjunto estos dos efectos pueden provocar la muerte causada por la insuficiencia de O2 a tejidos importantes como el cerebro. Según lo que aparece en el costanzo es mas grave la intoxicación aguda por CO. 14. De qué manera se transporta el CO2 en la sangre? Grafique y explique la curva de saturación del CO2. Cuando la sangre sistémica arterial fluye a través de los capilares, el dióxido de carbono se dispersa de los tejidos a la sangre. Parte del dióxido de carbono es disuelto en la sangre.Y, a la vez algo del dióxido de carbono reacciona con la hemoglobina para formar carboamino hemoglobina. El resto del dióxido de carbono es convertido en bicarbonato e iones de hidrógeno. La mayoría del dióxido de carbono es transportado a través de la sangre en forma de iones de bicarbonato 15. Aplicación de conceptos a) qué tipo de respiración adoptaría un paciente con una resistencia normal de las vías aéreas pero pulmones muy rígidos (poco distensibles) para reducir su trabajo respiratorio? El pacientes adoptaría una respiración corta y rápida , debido a que no puede distender sus pulmones pero necesita un aporte de oxigeno que se debe conseguir al respirar más rápido. b) qué sucedería con la difusión de los gases respiratorios, entre el aire alveolar y la sangre de los capilares pulmonares, si un paciente sufre edema intersticial. Plantee una hipótesis respecto de cómo afecta esto a las posibilidades de realizar ejercicio físico. El edema pulmonar generalmente es causado por insuficiencia cardíaca. A medida que el corazón deja de funcionar, la presión en las venas que van al pulmón comienza a elevarse y, a medida que dicha presión se incrementa, el líquido es impelido hacia los alvéolos. Este líquido interrumpe el movimiento normal del oxígeno a través de los pulmones, provocando dificultad para respirar. El edema pulmonar también puede ser causado por una lesión directa en el pulmón, como la causada por gas venenoso o infección severa. El daño pulmonar y la acumulación de líquido en el cuerpo también se observa en la insuficiencia renal. El edema pulmonar puede ser una complicación de un ataque cardíaco, filtración o estrechamiento de las válvulas cardíacas (aórtica o mitral) o cualquier enfermedad cardíaca que ocasione ya sea debilitamiento o rigidez del músculo cardíaco (miocardiopatía). c) si la ventilación alveolar se duplica y la producción de CO2 se mantiene constante, ¿Qué sucede con la PCO2 arterial? 6000 ml = X x 12 resp/ min x = 500 ml
( véan formula de la número dos) d)
volumen corriente : 500 ml frec resp : 14 x min ventilación pulmonar = 500 x 14 = 7000 ml Ventilación alveolar : (vt –vd) x frec resp Vt: volumen de aire corriente Vd: espacio muerto fisiologico Va = (500-150) x 14 = 4900 e) disminuye a la mitad f) volumen cilindro : ∏ x r2 x h h = 300 cm r= 10 cm ∏ = 3,14 Vc = 3,14 x 100 x 300 = 94.200 cm3 = 94.2 L Volumen alveolar = (5oo-150) x 15 = 5250 ml 15. En la siguiente tabla, indique la alteración ácido-base simple que existe en cada uno de los datos de laboratorio que se entregan. Considere los siguientes valores como normales: pH = 7.40; [HCO3-] = 24 mEq/L; pCO2 = 40 mm Hg. Si le parece útil, use el diagrama adjunto. pH HCO3 1) Acidosis metabólica
2) Alcalosis metabólica 3) Alcalosis respiratoria 4) Acidosis respiratoria 5) Acidosis respiratoria 6) Alcalosis respiratoria 7) No me da ninguna 8) Alcalosis respiratoria. DATO. • La alcalosis respiratoria se debe a una ventilación excesiva de los pulmones. Se produce también cuando una persona asciende a altitudes elevadas. El bajo contenido de oxígeno del aire estimula la respiración, lo que hace que se pierda demasiado CO2 y aparezca una alcalosis respiratoria leve. El riñon trata de compensar esa alcalosis con un aumento en la excreción de bicarbonato. • La alcalosis metabólica es ocasionada por u n exceso de bicarbonato en la sangre. La elevación del HCO3 plasmático asociada con alcalosis metabólica puede ser secundaria a: retención de HCO3 o pérdida gastrointestinal o renal de H+. Estos iones de H+ provienen de la disociación de H2CO3 en H+ y HCO3. Así, por cada mmol de H+ perdido habrá una generación equimolar de HCO3 en el plasma. El H+ también puede eliminarse del líquido extracelular por la entrada de H+ a las células en presencia de hiporalemia. A medida que el K+ sérico desciende, el K+ intracelular se mueve hacia el líquido extracelular; para mantener la electroneutralidad, H+ y Na+ difunden hacia las células. El efecto neto de este movimiento es la aparición de alcalosis extracelular y acidosis paradójica intracelular. La repleción de K+ revierte la difusión de H+ y corrige la alcalosis. • Acidosis respiratoria: Es una afección que ocurre cuando los pulmones no pueden eliminar todo el dióxido de carbono que el cuerpo produce. Esto altera el equilibrio acido básico del cuerpo, provocando que los líquidos corporales, especialmente la sangre, se vuelvan demasiado ácidos. La acidosis respiratoria crónica ocurre durante un tiempo prolongado, lo que lleva a una situación estable, debido a que los riñones incrementan los químicos, como bicarbonato, que ayudan a restaurar el equilibrio acidobásico del cuerpo. • La acidosis metabólica ocurre cuando el cuerpo produce demasiado ácido o cuando los riñones no están eliminando suficiente ácido del cuerpo. La acidosis estimula los quimioreceptores que controlan la respiración e incrementan la ventilación alveolar; como resultado, la PC02 descenderá en los pacientes con acidosis y el pH tenderá a la normalidad. La respiración típica del paciente acidótico se conoce como respiración de Kussmaul. La hipocapnia que resulta de la hiperventilación inducida por la acidemia es un mecanismo crítico para amortiguar el efecto de la carga ácida sobre la concentración de HCO3. No está esta :3 16. La siguiente figura muestra la relación ventilación-perfusión (V/Q) en un pulmón de adulto en posición vertical (ipedestación).
a) cuantitativamente, ¿la relación V/Q es similar en la base y el vértice pulmonar? No, ya que la relación ventilación/perfución es más alta en el vértice y más baja en la base del pulmón. b) ¿cómo será la P AO2 en la zona del vértice pulmonar (zona independiente) comparada con la P AO2 en la zona de la base pulmonar (zona dependiente)? ¿Y la PACO2?En el vértice, donde V/Q es mayor, la PO2 alveolar es más alta y la PCO2 alveolar es mas baja. Y en la base del pulmón, donde V/Q es menor, la PO2 alveolar es más baja y la PCO2 alveolar es más alta.
