TRANSPORTE DE LOS GASES RESPIRATORIOS EN LA SANGRE

El oxígeno es transportado por la sangre a los tejidos del organismo

La cantidad del gas disuelto en un líquido es proporcional a su presión parcial pO2 = 100 mmHg pO2 = 200 mmHg pO2 = 100 mmHg pO2 = 200 mmHg

La presión parcial de oxígeno en la sangre de los capilares pulmonares se equilibra con el gas alveolar pO2 = 100 mmHg pO2 = 100 mmHg

La cantidad de oxígeno disuelto en el plasma a una pO2 de 100 mHg es insuficiente para las necesidades de los tejidos pO2 = 100 mmHg pO2 = 100 mmHg 0.4 ml de O2 100 ml de plasma

La hemoglobina puede transportar una mayor cantidad de oxígeno ERITROCITOS HEMATOCRITO 18 5.4 47 14 4.8 42 g/dl Millones/µL %

Cada molécula de hemoglobina tiene 4 subunidades y puede transportar 4 moléculas de oxígeno CH2 CH C OH O Fe2+

Cada 100 ml de sangre arterial, a una pO2 de 100 mmHg, transportan 20 ml de oxígeno, 97% unido a la hemoglobina y el resto disuelto en el plasma Unido a la Hb 19.6 ml pO2 = 100 mmHg Disuelto 0.4 ml 100 ml de sangre pO2 = 100 mmHg pO2 = 100 mmHg

Presión parcial de O2 (mmHg) La unión del oxígeno con la hemoglobina es cooperativa 100 O2 O2 O2 O2 80 O2 O2 O2 60 Saturación de la hemoglobina (%) O2 O2 40 20 O2 20 40 60 80 100 120 Presión parcial de O2 (mmHg)

Presión parcial de O2 (mmHg) En los tejidos se liberan unos 5 ml de oxígeno 97 25% 80 75 60 Saturación de la hemoglobina (%) 40 20 20 40 60 80 100 120 Presión parcial de O2 (mmHg)

H+ CO2 97 40 100 Presión parcial de O2 (mmHg) El medio ácido y el aumento de CO2 aumentan la liberación de oxígeno en los tejidos 97 80 60 Saturación de la hemoglobina (%) H+ 40 CO2 20 20 40 60 80 100 120 Presión parcial de O2 (mmHg) 11

t 97 40 100 Presión parcial de O2 (mmHg) El aumento de temperatura aumenta la liberación de oxígeno en los tejidos 97 80 60 Saturación de la hemoglobina (%) t 40 20 20 40 60 80 100 120 Presión parcial de O2 (mmHg) 12

2,3DFG 97 40 100 Presión parcial de O2 (mmHg) El 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG) aumenta la liberación de oxígeno en los tejidos 97 80 60 Saturación de la hemoglobina (%) 2,3DFG 40 20 20 40 60 80 100 120 Presión parcial de O2 (mmHg) 13

Una disminución ligera de la pO2 arterial no modifica la oxigenación de los tejidos 100 80 Saturación de la hemoglobina (%) 60 40 20 20 40 60 80 100 120 Presión parcial de O2 (mmHg) pO2 = 80 mmHg pO2 = 80 mmHg MADRID: Altura = 650 m Presión atmosférica = 700 mmHg pO2 alveolar = ((700 - 47) x 21/100) – (pCO2/0.8) = 87 mmHg

Si disminuye la pO2 de forma acentuada se reduce la oxigenación de los tejidos 100 80 Saturación de la hemoglobina (%) 60 40 20 20 40 60 80 100 120 Presión parcial de O2 (mmHg) pO2 = 50 mmHg pO2 = 50 mmHg

La cianosis es signo de hipoxia ABSORCIÓN La deoxihemoglobina absorbe la luz roja y refleja la azul Longitud de onda (nm) La hemoglobina deoxigenada absorbe más luz roja y menos infrarroja que la oxihemoglobina El oxímetro compara la absorción en el rojo y en el infrarrojo

La oxigenación de la sangre depende de varios parámetros VALORES NORMALES Capacidad de transporte de O2 = 20 ml/dl PO2 arterial = 85-100 mmHg (104-0,27 x edad en años) Saturación de la Hb = 95-99 %

En la anemia disminuye la oxigenación de los tejidos sin que cambie la pO2 del plasma ni la saturación pO2 = 100 mmHg pO2 = 100 mmHg

La anemia produce palidez

En la metahemoglobinemia el oxígeno no puede unirse a la hemoglobina CH2 CH C OH O Fe2+ N CH2 CH C OH O Fe3+ e- metahemoglobina cianosis pO2 = 100 mmHg

El monóxido de carbono (CO) se une a la hemoglobina con gran afinidad y desplaza al oxígeno pO2 = 100 mmHg pO2 = 100 mmHg no hay cianosis Combustión incompleta

El monóxido de carbono se puede utilizar para medir la difusión de gases en el alveolo Reducción moderada de la difusión 80 60 40 20 100 0.25 0.50 0.75 Tiempo en el capilar (s) Presión parcial O2 en sangre O2 40 44 43 42 41 45 0.25 0.50 0.75 Tiempo en el capilar (s) Presión parcial CO2 en sangre CO2 El oxígeno y el CO2 están limitados por la perfusión 0.25 0.50 0.75 Tiempo en el capilar (s) CO en sangre CO El CO está limitado por la difusión

La distancia que debe difundir el oxígeno en los tejidos es mayor que el los pulmones

La presión parcial de oxígeno en las mitocondrias es muy baja pO2 = 40 mmHg pO2 = 20 mmHg pO2 = 10 mmHg pO2 = 5 mmHg

La presión parcial de oxígeno es menor en la zona central del tejido pO2 mmHg 10 20 30 40

En la hipoxia se puede producir necrosis en la zona central del tejido pO2 mmHg NECROSIS 10 20 30 40

TIPOS DE HIPOXIA TISULAR La hipoxia tisular se puede producir por diversas causas TIPOS DE HIPOXIA TISULAR Hipoxémica - pO2 arterial (enfermedad pulmonar) Anémica - hemoglobina o intoxicación por CO Circulatoria - flujo sanguíneo Histotóxica – intoxicación por cianuro

Eficacia de la oxigenoterapia TIPOS DE HIPOXIA TISULAR Eficacia de la oxigenoterapia pO2 alveolar pO2 arterial pCO2 arterial pO2 venosa HIPOXÉMICA (pulmonar) Hipoventilación Alteración de la difusión Desacoplamiento vent.-perfusión Cortocircuito (shunt) ANÉMICA Anemia Intoxicación con CO CIRCULATORIA Isquemia o choque cardiovasc. HISTOTÓXICA Intoxicación con cianuro SÍ normal normal SÍ normal normal SÍ normal normal NO normal normal normal NO normal normal normal parcial normal normal normal NO normal normal normal NO

Los pulmones eliminan el CO2

El CO2 se une puede unir a la hemoglobina formando carbamino hemoglobina COO- + CO2 + H+ amino carbamino

Hb-CO2 CO2 CO2 H2CO3 H2O H+ HCO2 - HCO2 - Cl- El CO2 se puede transformar en bicarbonato en el interior de los eritrocitos por la anhidrasa carbónica eritrocito Hb-CO2 Anhidrasa carbónica CO2 CO2 H2CO3 H2O H+ HCO2 - HCO2 - Cl-

El CO2 es transportado en la sangre en tres formas distintas TEJIDOS PULMÓN CO2 CO2 capilar CO2 H2O pCO2 = 40 mmHg 5-10% H2CO3 CO2 CO2 HCO2 - 5% 80-90%

Curva de disociación del CO2 en sangre arterial 70 60 50 40 Contenido total de CO2 en sangre (ml/dl) 30 20 10 10 20 30 40 50 60 70 80 pCO2 (mmHg)

Hb-H+ + O2 Hb-O2 + H+ O2 H+ O2 H+ El CO2 disminuye la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno (efecto Bohr) Hb-H+ + O2 Hb-O2 + H+ CO2 Christian Harald Bohr (1855–1911) H2CO3 O2 H+ HCO2 - O2 H+ 34

Presión parcial de O2 (mmHg) El CO2 disminuye la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno (efecto Bohr) pCO2=40 mmHg (arterial) 80 pCO2 =45 mmHg (venosa) más liberación de oxígeno 60 Saturación de la hemoglobina (%) 40 Christian Harald Bohr (1855–1911) 20 20 40 60 80 100 120 Presión parcial de O2 (mmHg)

Hb-H+ + O2 Hb-O2 + H+ H+ O2 H+ O2 La oxigenación de la hemoglobina disminuye la capacidad de la sangre para transportar CO2 (efecto Haldane) Hb-H+ + O2 Hb-O2 + H+ John Scott Haldane (1860-1936) CO2 H2CO3 H+ O2 HCO2 - H+ O2 36

La oxigenación de la hemoglobina disminuye la capacidad de la sangre para transportar CO2 (efecto Haldane) 70 Hb-O2 = 70% (venosa) 60 Hb-O2 = 97% (arterial) 50 más liberación de CO2 40 Contenido total de CO2 en sangre (ml/dl) 30 20 John Scott Haldane (1860-1936) 10 10 20 30 40 50 60 70 80 pCO2 (mmHg)

EFECTO BOHR Y EFECTO HALDANE EN LOS TEJIDOS En los tejidos por el efecto Bohr el CO2 facilita la liberación de oxígeno, y por el efecto Haldane el oxígeno facilita la captación de CO2 TEJIDO CAPILAR SISTÉMICO eritrocito Efecto Haldane Anhidrasa carbónica CO2 CO2 CO2 H2CO3 H2O H+ HCO2 - Hb-H+ HCO2 - O2 Cl- O2 Efecto Bohr

EFECTO BOHR Y EFECTO HALDANE EN LOS TEJIDOS CAPILAR SISTÉMICO CO2 O2 O2 CO2 Efecto Bohr O2 CO2 Efecto Haldane

EFECTO HALDANE EN LOS PULMONES En los pulmones por el efecto Haldane el oxígeno facilita la liberación de CO2 de la sangre ALVEOLO CAPILAR PULMONAR eritrocito Efecto Haldane Anhidrasa carbónica CO2 CO2 CO2 H2CO3 H2O H+ HCO2 - Hb-H+ HCO2 - O2 Cl- O2

Presión parcial de O2 (mmHg) El efecto Bohr no tiene importancia en los pulmones porque en los alveolos la sangre se satura por completo de oxígeno aunque tenga más o menos afinidad Efecto Bohr en los pulmones Efecto Bohr en los tejidos 100 100 80 80 pCO2=40 mmHg (arterial) más liberación de oxígeno pCO2 =45 mmHg (venosa) 60 60 Saturación de la hemoglobina (%) pCO2=40 mmHg (arterial) 40 40 pCO2 =45 mmHg (venosa) 20 20 20 40 (tejidos) 60 80 120 20 40 60 80 100 (pulmón) 120 Presión parcial de O2 (mmHg)

Presión parcial de CO2 (mmHg) El efecto Haldane funciona en los tejidos y en los pulmones porque la sangre nunca está saturada de CO2 Efecto Haldane en los tejidos Efecto Haldane en los pulmones 70 Hb-O2 = 70% (venosa) 70 Hb-O2 = 70% (venosa) 60 60 más captación de CO2 Hb-O2 = 97% (arterial) Hb-O2 = 97% (arterial) 50 50 más liberación de CO2 40 40 Contenido total de CO2 en sangre (ml/dl) 30 30 20 20 10 10 10 20 30 45 (tejidos) 40 50 60 70 80 10 20 30 40 (pulmón) 50 60 70 80 Presión parcial de CO2 (mmHg) 42

EFECTO HALDANE EN LOS PULMONES ALVEOLO CAPILAR PULMONAR O2 CO2 CO2 O2 Efecto Haldane CO2 O2