Intercambio Gaseoso Pulmonar: Transporte de Oxígeno y Dióxido de Carbono
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Intercambio Gaseoso Pulmonar
Difusión de Oxígeno
De los Alvéolos a la Sangre
El O2 difunde desde los alvéolos hacia la sangre capilar pulmonar porque la presión parcial de oxígeno (PO2) en los alvéolos es mayor que en la sangre capilar. En otros tejidos, una mayor PO2 en la sangre capilar que en los tejidos hace que el O2 difunda hacia las células. Tras metabolizar el O2, la presión parcial de dióxido de carbono (PCO2) intracelular aumenta, haciendo que el CO2 difunda hacia los capilares tisulares. En los pulmones, el CO2 difunde desde la sangre hacia los alvéolos, ya que la PCO2 en la sangre capilar pulmonar es mayor que en los alvéolos. El transporte de O2 y CO2 depende de la difusión y del flujo sanguíneo.
Difusión de Oxígeno de los Alvéolos a la Sangre Capilar Pulmonar
La PO2 alveolar es de 104 mmHg, mientras que la PO2 de la sangre venosa que entra al capilar pulmonar es de 40 mmHg. La diferencia de presión que impulsa la difusión de O2 hacia el capilar pulmonar es de 64 mmHg.
Captación de Oxígeno Durante el Ejercicio
Durante el ejercicio intenso, el cuerpo puede necesitar hasta 20 veces más oxígeno. El tiempo que la sangre permanece en el capilar pulmonar se reduce, pero la sangre se satura casi completamente de O2 al salir de los capilares. Esto se debe a:
- Aumento de la capacidad de difusión del O2 durante el ejercicio.
- La sangre se satura de O2 en el primer tercio del capilar pulmonar.
Transporte de Oxígeno en la Sangre Arterial
El 98% de la sangre que entra en la aurícula izquierda está oxigenada a una PO2 de 104 mmHg. El 2% restante, proveniente de la circulación bronquial, tiene una PO2 de 40 mmHg. Esta mezcla venosa reduce la PO2 de la sangre que entra al corazón izquierdo a 95 mmHg.
Difusión de Oxígeno de los Capilares Periféricos al Líquido Tisular
La PO2 en los capilares periféricos es de 95 mmHg, mientras que en el líquido intersticial es de 40 mmHg. Esta diferencia de presión permite la rápida difusión de oxígeno desde los capilares hacia los tejidos.
Factores que Afectan la PO2 Intersticial
- Aumento del flujo sanguíneo: Eleva la PO2 intersticial.
- Aumento del metabolismo tisular: Disminuye la PO2 intersticial.
Difusión de Oxígeno de los Capilares a las Células
La PO2 intracelular es menor que la PO2 capilar, variando entre 5 y 40 mmHg (promedio 23 mmHg). Esta presión es suficiente para el soporte de los procesos químicos celulares.
Difusión de CO2
El CO2, producto del metabolismo celular, difunde desde las células hacia los capilares, luego a los pulmones y finalmente es espirado. El CO2 difunde 20 veces más rápido que el O2.
Presiones de CO2
- Intracelular: 46 mmHg
- Intersticial: 45 mmHg
- Sangre arterial: 40 mmHg
- Sangre venosa: 45 mmHg
- Alveolar: 40 mmHg
Efecto del Metabolismo y Flujo Sanguíneo en la PCO2 Intersticial
- Disminución del flujo sanguíneo: Aumenta la PCO2 intersticial.
- Aumento del flujo sanguíneo: Reduce la PCO2 intersticial.
- Aumento del metabolismo: Aumenta la PCO2 intersticial.
- Disminución del metabolismo: Reduce la PCO2 intersticial.
Función de la Hemoglobina
Transporte de Oxígeno
El 97% del oxígeno se transporta unido a la hemoglobina, el 3% restante se disuelve en el plasma. La hemoglobina es crucial para el transporte de O2.
Curva de Disociación Oxígeno-Hemoglobina
Esta curva muestra la relación entre la PO2 y la saturación de hemoglobina. La saturación arterial es del 97% (PO2 95 mmHg) y la venosa del 75% (PO2 40 mmHg).
Cantidad de Oxígeno Liberado por la Hemoglobina
En reposo, se liberan 5 ml de O2 por cada 100 ml de sangre. Durante el ejercicio intenso, esta cantidad se triplica (15 ml de O2 por cada 100 ml de sangre).
Coeficiente de Utilización
Representa el porcentaje de sangre que cede su O2 en los capilares. En reposo es del 25%, durante el ejercicio puede llegar al 75-85%.
Efecto Amortiguador de la Hemoglobina
La hemoglobina estabiliza la PO2 tisular, manteniéndola entre 15 y 40 mmHg, incluso con variaciones en la PO2 alveolar.
Factores que Desplazan la Curva de Disociación
- pH: Un pH bajo desplaza la curva a la derecha, un pH alto la desplaza a la izquierda.
- CO2: Alta concentración desplaza la curva a la derecha.
- Temperatura: Alta temperatura desplaza la curva a la derecha.
- 2,3-BPG: Alta concentración desplaza la curva a la derecha.
Efecto Bohr
El aumento de CO2 e iones H+ desplaza la curva a la derecha, aumentando la liberación de O2 en los tejidos.
Efecto del BPG
El BPG desplaza la curva a la derecha, facilitando la liberación de O2 en hipoxia.
Desplazamiento de la Curva Durante el Ejercicio
El aumento de CO2, H+ y temperatura durante el ejercicio desplaza la curva a la derecha, aumentando la liberación de O2 en los músculos.
Uso Metabólico del Oxígeno
Efecto de la PO2 Intracelular
Con una PO2 mayor a 1 mmHg, la velocidad de utilización de O2 depende de la concentración de ADP, no de la disponibilidad de O2.
Efecto de la Distancia de Difusión
La distancia entre capilar y célula puede limitar la utilización de O2 en situaciones patológicas.
Efecto del Flujo Sanguíneo
Un flujo sanguíneo bajo puede limitar la utilización de O2.
Transporte de Oxígeno Disuelto
El transporte de O2 disuelto es mínimo (3% del total). A altas PO2 alveolares, el exceso de O2 disuelto puede causar intoxicación.
Monóxido de Carbono
El CO compite con el O2 por la hemoglobina, reduciendo la capacidad de transporte de O2. La intoxicación por CO es peligrosa porque la PO2 puede ser normal, sin signos evidentes de hipoxemia.
Transporte de CO2
Formas Químicas de Transporte
- Disuelto: 7%
- Bicarbonato: 70%
- Carbaminohemoglobina: 20-30%
Transporte de CO2 como Bicarbonato
La anhidrasa carbónica cataliza la formación de ácido carbónico (H2CO3) a partir de CO2 y agua en los eritrocitos. El H2CO3 se disocia en H+ y HCO3-. El HCO3- difunde al plasma, mientras que el Cl- entra al eritrocito (desplazamiento del cloruro).
Curva de Disociación del CO2
Muestra la relación entre la PCO2 y el CO2 sanguíneo total.
Efecto Haldane
La unión de O2 a la hemoglobina desplaza el CO2 de la sangre, facilitando su eliminación en los pulmones.
Variación del pH
El transporte de CO2 reduce el pH sanguíneo. En reposo, el pH disminuye de 7.41 (arterial) a 7.37 (venoso). Durante el ejercicio, la disminución puede ser mayor, causando acidosis tisular.
Cociente de Intercambio Respiratorio (R)
R = Producción de CO2 / Captación de O2. R varía según el sustrato metabólico. R = 1 para carbohidratos, R = 0.7 para grasas, R = 0.825 para una dieta mixta.