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2 H E M A T O S I S H E M A T O S I S Para usar esta clase Los iconos a la derecha parte inferior son para usar MENU y moverse con las flechas. Los números indican la extensión del tema En el MENU está el detalle de los temas y al apretar el botón puede dirigirse al de su preferencia Presione el ratón sobre el botón CLIC para continuar la lectura. El icono de la calculadora señala la necesidad de entrenarse en cálculos concretos Coloque sonido en su equipo para destacar la relación entre figura y texto Para salir de la clase marque en su teclado ESC

3 Es común estudiar en fisiología el sistema ventilatorio separado del sistema cardiovascular, pero al analizar la función integrada que conduce al intercambio gaseoso o hematosis, en estas clases hemos usado el término sistema cardiopulmonar. La función respiratoria de la sangre o hematosis se refiere a los mecanismos de regulación del transporte y utilización del O 2 y el CO 2, los que permiten asegurar la normalidad de los procesos de óxido-reducción celular y del estado ácido-base. La ley general de los gases o de Boyle Mariotte permite describir y cuantificar las relaciones de presión y volumen a temperatura variable o constante y es fundamental en la comprensión de las variaciones de la ventilación y del intercambio de gases. Como aspecto físico fundamental se completa con la ley de Dalton (solución gas-gas) y la ley de Henry (solución gas – líquido) La presión parcial ejercida por los gases en una mezcla, se describe como cualquier presión en mmHg una función proporcional al volumen ( concentración fraccional ) una función proporcional al número de moléculas presente (fracción molar ). clic.. OBJETIVOS

4 MENU GENERAL SISTEMA CARDIOPULMONAR HEMATOSIS GASES SISTEMA CARDIOPULMONAR HEMATOSIS GASES

5 De estas ecuaciones se puede concluir que conociendo dos de las variables se puede calcular la tercera, en una relación funcional múltiple ya que el resultado es diferente según cual sea la variable independiente del fenómeno que se analiza. Ello es así por las complejas interrelaciones que ocurren en los fenómenos biológicos. La forma tal vez mas simple y mas comúnmente usada para explicar el sistema cardiopulmonar o la relación funcional entre el sistema ventilatorio y el sistema cardiovascular, es el principio de Fick. Se usa en fisiología para diferentes órganos o sistemas. Este principio permite analizar y cuantificar la relación entre masa ( M, gr o l ) M = c * V SISTEMACARDIOPULMONARSISTEMACARDIOPULMONAR M concentración ( c, gr / l, l / l ) volumen ( V, l ) V c c = M / VV = M / c 1 de 5 MENU clic

6 CvCa 2 de 5 SISTEMACARDIOPULMONARSISTEMACARDIOPULMONAR MENU. V O2. Q. M = c * V V O2 = (Ca O2 – Cv O2 ) * Q.. V = c * M Q = (Ca O2 – Cv O2 ) * V O2.. c = M / V (Ca O2 – Cv O2 ) = V O2 / Q.. V = c * M Q = (Ca O2 – Cv O2 ) * V O2.. c = M / V ( Ca O2 – Cv O2 ) = V O2 / Q.. El modelo monoalveolar se usa para explicar la interrelación entre el volumen de gas (V) y de sangre (Q) en el pulmón. Mas adelante se desarrollará el modelo multialveolar. En el caso del sistema ventilatorio, éste produce el ingreso del oxígeno en una cantidad que se puede medir en la unidad de tiempo y se conoce como consumo de oxígeno ( V O2, cc/min ). Es la masa ( M ) de sustancia incorporada al sistema... Conocidas estas dos variables se conocerá el volumen (V) de líquido en el que se incorporó la sustancia, en este caso el O 2 ; el cálculo permitirá conocer el valor del volumen minuto cardíaco ( Q ) Q.. La concentración (c) estará dada por el contenido de oxígeno en arteria al que se le debe restar el contenido de la sangre venosa. La sangre ( Q ) ingresa con una concentración de O 2 a la arteria pulmonar y se debe restar de la arterial para conocer la cantidad incorporada en el pulmón. Q.. clic ( Ver Concentración y Masa en la clase Electrolitos)

7 3 de 5 SISTEMACARDIOPULMONARSISTEMACARDIOPULMONAR V O2 Cv Q Se puede representar el comportamiento del sistema de una manera mas simplificada pero sumamente útil y también de uso común. Es mas simple si la concentración ( c ) igual a Ca O2 – Cv O2 se llama diferencia arterio venosa ( Dav O2 ). La ecuación a usar se simplifica Dav clic Ca La ventilación puede ser aumentada mas de 15 veces sobre su valor de reposo, por lo que no se considera un factor limitante durante la realización de esfuerzo en el individuo normal. No es este el caso en presencia de patología. MENU Durante la realización de diferentes actividades, la.. demanda de O 2 aumenta y el V O2 puede incrementarse por aumento de la ventilación o de la circulación. En condiciones normales es un efecto combinado de ambos sistemas. En patología uno de ellos puede ser el limitante principal y no es fácil determinarlo con certeza en diferentes pruebas que se realizan.. V O2 = Dav O2 * Q.. clic El valor de Q no puede ser aumentado mas de 4 o 5 veces sobre su valor en reposo..

8 Los gases en sangre son factores moduladores del sistema cardiovascular fundamentalmente a través de los quimiorreceptores periféricos y de la acción directa sobre los diferentes vasos sanguíneos. Como el organismo mantiene la homeostasis por la modificación de diferentes variables, es fundamental el análisis de la ecuación descrita y sus variables, para explicar algunas de las modificaciones que se producen en la realización de esfuerzo o aumento de demandas metabólicas. Si se analiza el fenómeno hipoxemiante que se genera por el ingreso al pulmón normal de sangre venosa con muy bajos contenidos de O 2 se estará frente a hipoxemias de origen cardiovascular y no específicamente generadas por un problema ventilatorio. 4 de 5 SISTEMACARDIOPULMONARSISTEMACARDIOPULMONAR MENU

9 Para analizar este sistema, indispensable para entender la fisiopatología del intercambio gaseoso, es necesario conocer los aspectos conceptuales a diferentes niveles Medio ambiente y alvéolo Esta forma de análisis cardiovascular debe ser completado con las modificaciones de O 2, CO 2 y pH producidos en cada espacio descrito. A su vez debe conocerse la interacción entre las variables ácido-base. Lo mas importante es poder unir estos conocimientos con los datos obtenidos en diferentes pruebas diagnósticas El fenómeno total es lo que se conoce como hematosis. Alveolo y capilar venoso pulmonar Capilar tisular arterial y venoso Capilar arterial pulmonar y alvéolo O 2 CO 2 O 2 CO 2 O 2 CO 2 O 2 CO 2 O 2 CO 2 O 2 CO 2 5 de 5 SISTEMACARDIOPULMONARSISTEMACARDIOPULMONAR Ver la clase Circulación Pulmonar MENU

10 La función respiratoria de la sangre o hematosis se refiere a los mecanismos de regulación del transporte y utilización del O 2 y el CO 2, los que permiten asegurar la normalidad de los procesos de óxido-reducción celular y del estado ácido-base. Para transportar estos dos gases: En la sangre de los capilares pulmonares, se fijan grandes cantidades de O 2 a través de reacciones químicas con un transportador ( hemoglobina ) y pequeñas cantidades en disolución física simple. Se libera este O 2 en el capilar tisular transportándose por difusión, dada la reversibilidad de su unión con el transportador sanguíneo ( hemoglobina ) y celular ( mioglobina ). La sangre capta CO 2 y ácido carbónico en el tejido y lo libera hacia el exterior a través del pulmón, por reacciones químicas aceleradas por acciones enzimáticas. Ocurre un transporte acoplado de ambos gases, los que interactúan modificando los procesos de fijación y liberación ( fenómenos Böhr y Haldane ). La circulación debe aportar por minuto un mínimo de 1 litro de oxígeno en reposo y un máximo de 5 litros en esfuerzo, de los que el organismo consume entre el 20 y 80% según el tipo de actividad. Una cantidad semejante de CO 2 es producida por la variación de la actividad metabólica. HEMATOSISHEMATOSIS 1 de 1 MENU

11 GENERAL GASES CONCEPTOS FISICOS VENTILACION

12 CONCEPTOS FISICOS Ley General de los gases PRESIÓN PARCIAL SISTEMA RESPIRATORIO CONCEPTOS FISICOS Ley General de los gases PRESIÓN PARCIAL SISTEMA RESPIRATORIO MENU GENERAL

13 La ley general de los gases o de Boyle Mariotte establece que la presión ( P ) y el volumen ( V ) de una mezcla gaseosa tiene una relación directa con el numero de moles ( n ) que contiene y la temperatura ( T ) en que se encuentra con una proporcionalidad fijada por la constante general de los gases ( R ). PV = n RT La forma mas común de uso de esta ecuación es cuando se considera constante el número de moles ( n ) contenidos por la mezcla gaseosa. Al considerar dos mezclas con diferente temperatura P 1 V 1 = K T 1 P 2 V 2 = K T 2 TP2P2 V2V2 P 1 V 1 / T 1 = P 2 V 2 / T 2 TP V1 TP1P1 V1V1 1 de 3 clic MENU clic

14 TP2P2 V2V2 Ambos recipientes tienen igual temperatura y el mismo número de moles del gas contenido ( n ) y se representan por las relaciones antes descritas. TP V1 TP1P1 V1V1 2 de 3 clic A temperatura constante P 1 V 1 = P 2 V 2 Ello establece que PV = constante P 1 V 1 / T 1 = P 2 V 2 / T 2 Al aumentar la presión disminuye el volumen, mientras el producto de estas dos variables mantiene el mismo valor MENU

15 | T >P1P1 V>V> TP V1 TP1P1 V1V1 Si una mezcla de gas sufre variaciones de temperatura se modificarán los valores de volumen a presión constante. TP V1 T

16 PRESIÓN PARCIAL SOLUCIÓN GAS - GAS Ley de Dalton SOLUCION GAS - LIQUIDO Ley de Henry PRESIÓN PARCIAL SOLUCIÓN GAS - GAS Ley de Dalton SOLUCION GAS - LIQUIDO Ley de Henry MENU GENERAL

17 SOLUCIÓNGAS–GASSOLUCIÓNGAS–GAS MENU Es necesario conocer las propiedades de los gases en mezclas. gaseosas secas y húmedas y también, en algunos casos calcular el número de partículas que contiene. La tensión de vapor del agua ( Pva ) se ha descrito con un valor de 47 mmHg a 37 o C y es un factor que disminuye la presión total ejercida por la mezcla y sus componentes. La presión parcial ejercida por los gases en una mezcla, es proporcional al volumen ( concentración fraccional ) o al número de moléculas presente ( fracción molar ). El gas inspirado y el gas alveolar tienen diferentes Pva por estar a diferentes temperaturas. Pero la Pva es solo proporcional a la temperatura y el número de moléculas actuantes es un equilibrio entre el estado líquido y el estado gaseoso. 1 de 4 clic

18 Por la ley de Dalton, la presión total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de la presión ejercida por cada fracción de gas que la constituye, manteniendo las propiedades como si ocupara el volumen total. Esta ley es fundamental para la comprensión del concepto de presión parcial y para realizar los cálculos correspondientes. La presión barométrica (Pb) es la fuerza ejercida por las capas de aire sobre los objetos y por ello varía con la altura. A nivel del mar es de 760 mmHg y a nivel de Caracas, 1000 metros sobre el nivel del mar, es de 690 mmHg. La presión total o Pb, al analizar una mezcla como el aire, es ejercida parcialmente por cada componente, dependiendo de la cantidad de cada uno presente en la mezcla. Pb = P O2 + P N2 + P otros Conociendo la composición de la mezcla y la Pb se pueden calcular las presiones parciales de cada gas. P N2 P O2 clic 2 de 4 Presión Total Pb SOLUCIÓNGAS–GASSOLUCIÓNGAS–GAS MENU Ver la clase Presión

19 Conociendo la composición de la mezcla y la Pb se pueden calcular las presiones parciales de cada gas. O 2 con 21% N 2 con 78% otros con 1% Presión Total (Pb) P N P O clic Fi 0.21 Fi 0.78 Fi 0.01 Se ha difundido el uso de concentración fraccional en relación a la unidad ( ley de Avogadro ), desplazando la habitual relación porcentual o en relación a 100 (%) La presión parcial ( Pp) de un gas depende de 3 de 4 SOLUCIÓNGAS–GASSOLUCIÓNGAS–GAS clic la presión barométrica ( Pb ) la composición de la mezcla ( Fi ) el grado de humectación del gas. MENU

20 La presión parcial ( Pp ) de un gas depende de la presión barométrica ( Pb ), de la composición de la mezcla ( Fi ) y del grado de humectación del gas. El aire seco inspirado está constituido por Oxígeno, Nitrógeno.y otros gases dentro de los que normalmente no existe CO 2. Pb = PO 2 + PN 2 + Potros El aire ambiente saturado con vapor de agua está constituido por Oxígeno, Nitrógeno, otros gases y vapor de agua (va) Pb = PO 2 + PN 2 + Potros + Pva Pva = 47 mmHg a 37 o C 4 de 4 Pva clic Pp gas seco = Pb * Fi Pp gas húmedo = (Pb - Pva ) * Fi P N2 P O2 SOLUCIÓNGAS–GASSOLUCIÓNGAS–GAS MENU

21 SOLUCIÓNGAS–LIQUIDOSOLUCIÓNGAS–LIQUIDO 1 de 3 El gas alveolar es una mezcla del gas inspirado y del contenido en el pulmón y se mide experimentalmente en fin de espiración. Existe una distribución no homogénea, a pesar de lo cual la referencia de uso habitual es un valor único de Pp en alveolo ( PA ); esta característica se desarrolla de manera mas específica cuando se realiza un análisis de la desigualdad de la ventilación y de la perfusión alveolar. La Pp se ejerce en todo el espacio gaseoso y las moléculas de gas difunden en función de sus diferencias de Pp. El paso del gas por difusión molecular también depende del coeficiente de solubilidad de los componentes de la mezcla, del tamaño molecular, de la temperatura. clic MENU

22 La ley de Henry establece que el gas disuelto en un líquido es igual al producto de la presión parcial ( Pp ) por el coeficiente de solubilidad ( a ). El coeficiente de solubilidad es una propiedad del gas, del líquido en que se disuelve, de la temperatura. Para líquidos biológicos como el plasma es un valor obtenido experimentalmente. El coeficiente de solubilidad del O 2 en plasma a 37 grados centígrado es de cc de O 2 por cada 100 cc de plasma y por mmHg de presión parcial de O 2. El coeficiente de solubilidad del CO 2 en plasma a 37 grados centígrado es de 0.03 cc de CO 2 por cada 100 cc de plasma y por mmHg de presión parcial de CO 2. LEYDEHENRYLEYDEHENRY a = cc / 100cc * mmHg a = cc%/mmHg a = vol% La difusión de los gases es un importante mecanismo fisiológico, por lo que a pesar de que las cantidades son pequeñas, tienen una importancia funcional vital. 2 de 3 Gas disuelto = a cc / 100cc * mmHg * Pp mmHg = a * Pp cc/100cc Pp Gas disuelto clic Las unidades usadas en fisiología son MENU Ver Oxígeno Combinado en la clase Transporte de O 2

23 SOLUCIÓNGAS–LIQUIDOSOLUCIÓNGAS–LIQUIDO El O 2 disuelto depende del coeficiente de solubilidad gas –líquido y de la P O2. PO 2 El coeficiente de solubilidad del O 2 en plasma ( a ) a 37 grados centígrados es de cc de O 2 por cada 100 cc de plasma y por mmHg de presión parcial de O 2. O 2 disuelto = P O2 * a O 2 disuelto = 100 mmHg * 0.003cc / 100cc * mmHg O 2 disuelto = 0.3 cc / 100cc 3 de 3 MENU Ver Oxígeno Combinado y Curva de disociación en la clase Transporte de O 2

24 The CIBA collection. HEART. F.A.Netter Cuando se habla del sistema ventilatorio generalmente se hace referencia solo al movimiento de volúmenes de gases, como fenómeno mecánico. Cuando se habla del sistema respiratorio se hace referencia a la composición de los gases ventilados, como fenómeno metabólico o de control químico. Los fenómenos de respiración externa se refieren a los intercambios entre el organismo y el medio ambiente en el sistema capilar pulmonar. Los fenómenos de respiración interna se refieren a los intercambios entre la sangre y los tejidos en el sistema capilar sistémico o periférico. 1 de 2 MENU Sólo en estado estacionario ambas variaciones son iguales. clic Se miden los cambios producidos en los gases intercambiados. Se usan los valores en sangre para estudiar sus modificaciones SI S T E M A R E S P I R A T O R I O

25 The CIBA collection. HEART. F.A.Netter de 2 SI S T E M A R E S P I R A T O R I O Cada sistema o cada órgano tiene un volumen de sangre y una utilización de O 2 y eliminación de CO 2, no solo de acuerdo a sus características especiales sino además de distintas fases de su actividad. Los sistemas de regulación cardiopulmonar son los que establecen un estado estacionario que se mantiene sin mayores variaciones, salvo que las diferentes actividades sean extremas. El intercambio se puede medir en respiración interna ( R sangre ) en respiración externa ( R gas ) clic RESUMEN FINAL MENU. El cálculo de la relación entre actividad metabólica e intercambio de gases de manera global se estudia con el Cociente Respiratorio. Se calcula como el cociente entre V O2 y V CO2 (V O2 / V CO2 ).....

26 La presión parcial ejercida por los gases en una mezcla gaseosa o líquida debe comprenderse como cualquier presión en mmHg una función proporcional al volumen ( concentración fraccional ) una función proporcional al número de moléculas presente (fracción molar ). En estas clases hemos usado el concepto de sistema cardiopulmonar aunque es común estudiar en fisiología el sistema ventilatorio separado del sistema cardiovascular, pero así es mas útil para analizar la función integrada que conduce al intercambio gaseoso o hematosis, La función respiratoria de la sangre o hematosis se refiere a los mecanismos de regulación del transporte y utilización del O 2 y el CO 2, los que permiten asegurar la normalidad de los procesos de óxido-reducción celular y del estado ácido-base. Con la ley general de los gases o de Boyle Mariotte se han descrito las relaciones de presión y volumen a temperatura variable o constante y es fundamental en la comprensión de las variaciones de la ventilación y del intercambio de gases. la ley de Dalton (solución gas-gas) y la ley de Henry (solución gas – líquido) permiten realizar el cálculo para entender aspectos cuantitativos del transporte de gases en el organismo. clic.. FIN CONCLUSIONES


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