FÍSICA DE LA DIFUSIÓN DE GAS Y PRESIONES PARCIALES DE LOS GASES Base molecular de la difusión de gases

DIRECCIÓN NETA DE UN GAS EN UNA DIRECCIÓN: EFECTO DEL GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN

PRESIONES DE LOS GASES EN UNA MEZCLA GASEOSA: > DE CADA GAS La presión es directamente proporcional la concentración de moléculas. La tasa de difusión de cada uno de estos gases es directamente proporcional a la presión originada por ese gas determinado (presión parcial).

Composición del aire (760 mmHg) Concentracion Presión al nivel del mar Presion Parcial Oxigeno PO221% 760 mmHg 160 mmHg Nitrógeno PN279%600 mmHg

PRESIONES DE LOS GASES DISUELTOS EN EL AGUA Y LOS TEJIDOS

FACTORES QUE DETERMINAN LA PRESIÓN DE UN GAS DISUELTO EN UN LIQUIDO

DIFUSIÓN DE GASES ENTRE LA FASE GASEOSA DE LOS ALVEOLOS Y LA FASE DISUELTA DE LA SANGRE PULMONAR ¿En que dirección se produce la difusión neta del gas?

PRESIÓN DE VAPOR DE AGUA A 37° la presión del vapor de agua es de 47 mmHg

TASA DE RENOVACION DEL AIRE ALVEOLAR POR EL AIRE ATMOSFERICO Capacidad Residual Funcional Pulmonar: cantidad de aire que permanece en los pulmones al final de la espiración normal. CRF = 2300 mL en varón medio.

TASA DE RENOVACION DEL AIRE ALVEOLAR POR EL AIRE ATMOSFERICO Respiración Normal: Introducción alveolar de 350 mL de aire nuevo. Espiración Normal: Expulsión de 350 mL de aire antiguo desde alveolos. CRF 2300 mL mL de aire antiguo mL de aire nuevo = 1950 mL de CFR sin renovar en 1 Respiración.

TASA DE RENOVACION DEL AIRE ALVEOLAR POR EL AIRE ATMOSFERICO Son necesarias muchas respiraciones para renovar la mayor parte de la aire alveolar.

TASA DE RENOVACION DEL AIRE ALVEOLAR POR EL AIRE ATMOSFERICO Tasa de eliminación normal del exceso de gas alveolar.

TASA DE RENOVACION DEL AIRE ALVEOLAR POR EL AIRE ATMOSFERICO Importancia de la renovación lenta del área alveolar : Evita variaciones repentinas de concentraciones de los gases en sangre, haciendo mas estable el mecanismo de control respiratorio: o Aumentos y disensos de O 2 tisular. o Concentraciones de CO 2 o PH tisular en interrupción temporal de respiración. O2O2 CO 2 O2O2

CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO Y PRESIÓN PARCIAL EN LOS ALVÉOLOS Mayor absorción de O 2 por tejidos, Menor concentración alveolar. Mayor respiración de O 2 nuevo a alveolos, Mayor concentración alveolar.

CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO Y PRESIÓN PARCIAL EN LOS ALVÉOLOS Concentración de O 2 en alveolos y su presión parcial determinados por : 1. Tasa de absorción de O 2 a la sangre. 2. Tasa de entrada de nuevo O 2 a pulmones durante la ventilación.

CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO Y PRESIÓN PARCIAL EN LOS ALVÉOLOS Efecto de ventilación alveolar y de tasa de absorción de O 2 a sangre sobre la presión parcial de oxigeno alveolar.

CONCENTRACIÓN Y PRESIÓN PARCIAL DE CO 2 EN LOS ALVÉOLOS CO 2 formado en organismo y eliminado a través de ventilación.

CONCENTRACIÓN Y PRESIÓN PARCIAL DE O 2 Y CO 2 EN LOS ALVÉOLOS Estará determinada por las tasas de absorción o excreción a través de la ventilación alveolar.

(500 mL) AIRE ESPIRADO (500 mL)

AIRE ESPIRADO Variaciones progresivas de la PO 2 y PCO 2 en el aire espirado en el transcurso de la espiración.

DIFUSION DE LOS GASES A TRAVES DE LA MEMBRANA RESPIRATORIA

UNIDAD RESPIRATORIA Compuesta por :  El bronquiolo respiratorio  Los conductos alveolares  Los atrios  Los alveolos ( 300 millones en ambos pulmones ) Cada alveolo 0.2 mm

Las paredes alveolares son extremadamente delgadas y en su interior existe una red casi solida de capilares interconectados Extensión del plexo capilar El flujo de sangre paredes alveolares > de sangre que fluye Gases alveolares Próximos a la sangre de los capilares INTERCAMBIO GASEOSO MEMBRANA RESPIRATORIA o MEMBRANA PULMONAR

MEMBRANA RESPIRATORIA 1- una capa de liquido que reviste el alveolo y que contiene agente tensoactivo que disminuye la tensión superficial del liquido alveolar. 2- El epitelio alveolar compuesto por células epiteliales finas. 3- Una membrana basal epitelial 4- Un espacio intersticial fino entre el epitelio alveolar y la membrana capilar. 5- Una membrana basal capilar que en muchos lugares se fusiona con la membrana basal epitelial. 6- La membrana endotelial capilar.

Membrana respiratoria Superficie total 70 m2 Adulto normal suelo de una habitación de 7x10 m. sangre total en los capilares pulmonares 60 a 140 mililitros MEMBRANA RESPIRATORIA Capilares pulmonares5 micras

Factores que determinan la rapidez del paso de un gas a través de la membrana: 1-El espesor de la membrana. 2-El área de la superficie de la membrana 3-El coeficiente de difusión del gas en la sustancia de la membrana 4-La diferencia de presión entre los dos lados de la membrana.

1-El espesor de la membrana En ocasiones:  resultado de la presencia de liquido de edema en el espacio intersticial de la membrana y en el alveolo.  Ciertas enfermedades pulmonares producen fibrosis de los pulmones espesor de algunas porciones de la membrana respiratoria

2-El área de la superficie de la membrana.  la extirpación de un pulmón disminuye el área total a la mitad.  En el enfisema pulmonar confluyen muchos de los alveolos, con la desaparición de muchas paredes alveolares por tanto las nuevas cavidades alveolares son mucho mayores aque los alveolos originales. Puede estar en muchas situaciones: area superficial total de la membrana respiratoria (A.S.T.M.R) 5 veces debido a perdida de las paredes alveolares Cuando A. S. T. M. R. 1/3 o 1/4 de lo normal Deterioro del intercambio de gases a travez de la membrana

3- El coeficiente de difusión del gas en la sustancia de la membrana.  Para la transferencia de cada gas a traves de la membrana respiratoria depende de la solubilidad del gas en la membrana  La tasa de difusion a traves de la membrana respiratoria es casi exactamente igual a la de la difusion en el agua. Por tanto Una diferencia de presión Difunde 20 + rapido que

4- La diferencia de presión a través membrana. respiratoria Es la diferencia presión parcial del gas en los alveolos y la presion del gas en la sangre capilar en pulmonar La presión parcial representa una medida del numero total de moléculas de un gas determinado que golpea la superficie alveolar de la membrana por unidad de tiempo La presión del gas en la sangre representa el numero de moléculas que Intentan escapar de la sangre en dirección opuesta. Cuando la presión parcial de un gas en el alveolo es superior a la presión del gas en la sangre; ahí una difusión neta de los alveolos a la sangre o viceversa.

El volumen de un gas que difunde a través de la membrana por minuto para una diferencia de presión 1 mmHg. CAPACIDAD DE DIFUSION DE LA MEMBRANA RESPIRATORIA

CAPACIDAD DE DIFUSION DEL OXIGENO Hombre Joven medio : Capacidad de Difusión del O2 en reposo : 21 ml/ min/mm Hg Diferencia media de Presión de O2 a través de la membrana respiratoria en la respiración tranquila normal: 11 mm Hg.

MULTIPLICAR: PRESION DE O2 X CAPACIDAD DE DIFUSION DE O2 11x 21 = 230 MILILITROS DE O2 QUE DIFUNDEN POR LA MEMBRANA RESPIRATORIA CADA MINUTO. TASA DE CONSUMO DEL OXIGENO POR EL ORGANISMO. CAPACIDAD DE DIFUSION DEL OXÍGENO

VARIACIÓN DE LA CAPACIDAD DE DIFUSIÓN DURANTE EL EJERCICIO. Durante el ejercicio vigoroso u otras actividades aumenta: El flujo sanguíneo pulmonar Ventilación alveolar. Capacidad de difusión de oxigeno. 65 mL/min/mmHg.

VARIACIÓN DE LA CAPACIDAD DE DIFUSIÓN DURANTE EL EJERCICIO. CAUSAS: 1.Apertura de un numero de capilares = aumenta el área de la superficie de sangre a la que puede difundir el O 2. 2.Mejor ajuste entre la ventilación de los alveolos y la perfusión de los capilares alveolares con sangre. VENTILACION-PERFUSIÓN

CONCLUSIÓN La oxigenación en sangre aumenta por el incremento de la ventilación alveolar y por la mayor capacidad de la membrana respiratoria de transportar O 2 a sangre. VARIACIÓN DE LA CAPACIDAD DE DIFUSIÓN DURANTE EL EJERCICIO.

CAPACIDAD DE DIFUSION DEL DIOXIDO DE CARBONO

Existe una dificultad técnica para medir el CO 2 ya que este difunde con gran rapidez por la membrana respiratoria. Pco2 medida en la sangre pulmonar no difiere mucho de la PCO 2 alveolar, calculando mas o menos una diferencia de 1 mmHg. CAPACIDAD DE DIFUSION DEL DIOXIDO DE CARBONO

La medida de difusión de otros gases demuestran que la capacidad de difusión varia directamente con el coeficiente de difusión del gas de cuestión. EL COEFICIENTE DEL CO 2 ( ML/MIN/MMHG) EN REPOSO 20 VECES > O 2.. Ejercicio el coeficiente de CO 2 aumenta 1200 a 1300 ml/min/mmHg. CAPACIDAD DE DIFUSION DEL DIOXIDO DE CARBONO

VA/Q RELACIÓN VENTILACIÓN-PERFUSIÓN VA= VENTILACION ALVEOLAR EN CONDICIONES NORMALES. Q= AL FLUJO SANGUINEO A TRAVES DE LOS CAPILARES NORMAL. VENTILACIÓN ALVEOLAR DEBERIA SER PROPORCONAL A LA CANTIDAD DE O 2 QUE PASA AL FLUJO SANGUINEO POR MEDIO DE LA MEMBRANA ALVEOLAR. CONCEPTO DE ESPACIO MUERTO FISIOLOGICO ( CUANDO VA/Q ES MAYOR DE LO NORMAL )

VENTILACION DE ALGUNOS ALVEOLOS ES GRANDE + FLUJO SANGUINEO ALVEOLAR ES BAJO CANTIDAD DE OXIGENO DISPONIBLE EN ALVEOLOS DEL QUE PUEDE FLUIR POR EL FLUJO SANGUINEO DE LOS CAPILARES. CONCEPTO DE ESPACIO MUERTO FISIOLOGICO ( CUANDO VA/Q ES MAYOR DE LO NORMAL )

Ventilación de alveolos desperdiciada + Ventilación del espacio muerto anatómico = espacio muerto fisiológico LABORATORIO : se mide los gases en sangre y el aire espirado = Ecuación de Bohr. VO fisol = PaCO2- PECO2 VC PACO2 VO fisiol: Espacio muerto fisiológico Vc: volumen corriente Pa CO 2 : presión parcial de CO 2. PE CO 2 : Presión parcial media del CO 2 en la totalidad del aire espirado. CONCEPTO DE ESPACIO MUERTO FISIOLOGICO ( CUANDO VA/Q ES MAYOR DE LO NORMAL )

Espacio muerto fisiológico es grande, una parte considerable del trabajo de ventilación es un esfuerzo desperdiciado ya que una gran parte de este aire jamás llega a la sangre. CONCEPTO DE ESPACIO MUERTO FISIOLOGICO ( CUANDO VA/Q ES MAYOR DE LO NORMAL )