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Laboratorio

Fisiología del intercambio de gases

El transporte de O2 es el producto del gasto cardíaco y de la cantidad de dicho gas contenido en la sangre.

En la sangre más del 97% de las moléculas de O2 están ligadas de forma reversible con la hemoglobina, siendo la cantidad disuelta una fracción mínima del total, aunque sea la que determine la presión parcial del gas en la sangre.

Curva de disociación de la hemoglobina

La mayoría del O2 va unido al hierro de la hemoglobina formando oxihemoglobina. La relación entre la PaO2 y la cantidad del mismo combinada con la hemoglobina viene descrita por la curva de disociación de la hemoglobina.

curva disociación hemoglobina
Curva de disociación de la hemoglobina y sus posibles variantes.

Podemos observar que cuando la PaO2 baja de 60 mmHg la cantidad contenida por la sangre se reduce considerablemente.

Sin embargo, cuando la presión parcial está por encima de dicha cifra sólo se consigue pequeños incrementos del contenido de O2.

¿Qué es la P50?

Se utiliza la P50 para medir esta afinidad y es la cifra de PaO2 necesaria para saturar la hemoglobina en un 50%.

En condiciones normales, su valor oscila entre 26-28 mmHg.

  • Si la curva se desplaza hacia la derecha, (P50 aumenta), la afinidad de la hemoglobina para el oxígeno disminuye.
  • Si la curva se desplaza hacia la izquierda (P50 disminuye), la afinidad de la hemoglobina para el oxígeno aumenta.

Tener presente que:

  • La disminución del pH plasmático
  • El aumento de la PaCO2 ,
  • El aumento de la concentración intraeritrocitaria de 2,3 difosfoglicerato (2,3-DPG), o
  • El aumento de la temperatura;
Provocan un incremento de la P50 ➝ disminuye la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno ➝ facilita su liberación a los tejidos.

Por el contrario:

  • La alcalosis,
  • La hipocapnia,
  • La hipotermia, y/o
  • La disminución del 2,3-DPG,
Tienen un efecto contrario.

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Cómo calcular el contenido de oxígeno en la sangre

Si conocemos la presión parcial del oxígeno podemos calcular el contenido de oxígeno de la sangre, usando la siguiente relación:

CaO2 = (1,36 x Hb x SatO2%) + (0,003 x PaO2)

Donde:

  • CaO2 = contenido de oxígeno en sangre arterial (ml de O2/100 ml de sangre).
  • Hb = concentración de hemoglobina (gramos/100 ml de sangre).
  • SatO2% = fracción de Hb ligada con el oxígeno.
  • PaO2 = presión parcial de O2 en sangre arterial.

Cómo interactúa el CO2

Respecto al CO2 , una proporción significativa de moléculas de la sangre venosa sistémica también están ligadas reversiblemente con la hemoglobina.

Sin embargo, la mayor parte de las moléculas o están disueltas en solución, o están involucradas en el equilibrio ácido carbónicobicarbonato:

CO2 + H2O —-> H2CO3——> H+ + HCO3-

Este equilibrio explica las relaciones entre la PCO2 (reflejado en el número de moléculas de CO2 disueltas) y el pH sanguíneo (una expresión logarítmica de la concentración de H+).

La elevación de la presión parcial de CO2 disuelta desvía este equilibrio hacia la derecha, e incrementa la concentración de H+, disminuyendo el pH;

al igual que el O2, el CO2 alcanza un equilibrio instantáneo con el ácido carbónico-bicarbonato y la carboxihemoglobina.

Ventilación y perfusión

La igualdad local entre ventilación (V) y perfusión (Q) alveolar es el determinante principal del intercambio gaseoso.

La distribución de la ventilación alveolar en relación con el flujo sanguíneo (equilibrio V/Q) optimiza la eliminación de CO2.

Las relaciones entre ventilación y flujo sanguíneo se muestran de forma esquemática en la siguiente figura:

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alteracion ventilacion perfusion
Esquema de las alteraciones de ventilación por alteraciones en la perfusión.

Al centro la ventilación y el flujo sanguíneo son uniformes (intercambio ideal del gas), por lo que no hay diferencias de PO2 alveolo-arterial.

En las restantes condiciones existirán diversas alteraciones en la relación V/Q.

Sin embargo, el intercambio de gas no es perfecto, aún en el pulmón humano normal.

Normalmente es más baja la ventilación alveolar que el flujo sanguíneo, y las relaciones V/Q global en el pulmón es de 0,8.

Las zonas pulmonares bajas reciben mayor ventilación y flujo sanguíneo que las zonas superiores.

Sin embargo, el gradiente gravitacional, es mayor para la perfusión.

Por lo tanto, la zonas pulmonares inferiores tienen por término medio una relación V/Q relativamente más baja, mientras que en las superiores es relativamente más alta.

Además, los valores normales para PO2 ( no así para la PCO2), cambian de forma considerable con la edad, siendo ambos influenciados por la altitud.

Referencias

1. Shapiro B. Aplicaciones Clínicas de los gases sanguíneos. 5ta edición 1997 Editorial Médica Panamericana. Buenos Aires Cap 6 Pp 94-104.
2. Hsia CC, Hyde DM, Weibel ER. Lung Structure and the Intrinsic Challenges of Gas Exchange. Compr Physiol. 2016 Mar 15;6(2):827-95. doi: 10.1002/cphy.c150028. PMID: 27065169; PMCID: PMC5026132.
3. Petersson J, Glenny RW. Gas exchange and ventilation-perfusion relationships in the lung. Eur Respir J. 2014 Oct;44(4):1023-41. doi: 10.1183/09031936.00037014. Epub 2014 Jul 25. PMID: 25063240.

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