Clase 39 Fisiología Respiratoria - Intercambio Gaseoso Pulmonar (Hematosis) (IG:@doctor.paiva)

Intercambio Gaseoso y Difusión

Resumen de la Sección: En esta sección de fisiología respiratoria, se aborda el tema del intercambio gaseoso y la difusión en el sistema respiratorio. Se discuten las generalidades de la difusión, las presiones parciales de los gases, la ley de Dalton y las composiciones del aire atmosférico. También se explora la difusión de gases a través de la membrana respiratoria y su capacidad de difusión.

Generalidades de la Difusión

• La difusión es el paso del soluto a través de una membrana desde un medio con mayor concentración hacia uno con menor concentración.

• La difusión se produce gracias al movimiento cinético aleatorio de las partículas, siguiendo un gradiente de concentración.

• La presión está relacionada con los impactos de las partículas contra una superficie y es proporcional a la suma de las fuerzas generadas por todas las moléculas del gas que chocan contra dicha superficie.

Presiones Parciales y Composición del Aire Atmosférico

• En fisiología respiratoria, se maneja una mezcla de gases en el sistema respiratorio, siendo los principales el nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono.

• La velocidad de difusión es proporcional a la presión parcial generada por cada gas individualmente.

• La presión atmosférica a nivel del mar es aproximadamente 760 mmHg, siendo el nitrógeno responsable del 78%, el oxígeno del 21% y otros gases incluyendo el dióxido de carbono representan el 1% restante.

Ley de Dalton y Coeficiente de Solubilidad

• La ley de Dalton establece que la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales individuales.

• La presión parcial de un gas está determinada por su concentración y coeficiente de solubilidad.

• El coeficiente de solubilidad es la capacidad del gas para pasar a través de una membrana debido a su composición físico-química.

Diferencia en la Difusión entre Oxígeno y Dióxido de Carbono

• A pesar de tener la misma presión aplicada, el dióxido de carbono se difunde más fácilmente que el oxígeno debido a su mayor solubilidad.

• El dióxido de carbono es 20 veces más soluble que el oxígeno, lo que le permite atravesar la membrana con mayor facilidad.

• La dirección del intercambio gaseoso depende de las diferencias en las presiones parciales entre los alvéolos y los capilares. El oxígeno tiene mayor presión parcial en los alvéolos, mientras que el dióxido de carbono tiene mayor presión parcial en los capilares.

Factores que Afectan la Velocidad Neta de Difusión

• La velocidad neta de difusión depende principalmente del coeficiente de solubilidad del gas en el líquido, del área transversal disponible para la difusión y la distancia a recorrer.

Conclusiones

En esta clase sobre intercambio gaseoso y difusión en fisiología respiratoria, se han abordado los conceptos fundamentales relacionados con la difusión de gases a través de la membrana respiratoria. Se ha discutido la importancia de las presiones parciales de los gases, la composición del aire atmosférico y el coeficiente de solubilidad en el proceso de intercambio gaseoso. Además, se ha destacado la diferencia en la velocidad de difusión entre el oxígeno y el dióxido de carbono debido a su solubilidad. Estos conocimientos son esenciales para comprender cómo ocurre el intercambio gaseoso en los pulmones durante la respiración.

Difusión de gases en las vías respiratorias

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo ocurre la difusión de gases en las vías respiratorias y cómo esto afecta las presiones parciales de los gases.

Ley de Fick y coeficiente de difusión

• La diferencia de presión entre los gases es directamente proporcional al área de difusión y a la solubilidad, pero inversamente proporcional a la distancia y al peso molecular.

• El coeficiente de difusión es una medida que indica qué tan rápido un gas puede difundirse. Por ejemplo, el dióxido de carbono es 20 veces más soluble que el oxígeno.

Presiones parciales y concentraciones

• Las vías respiratorias tienen como función unificar el aire inhalado. El aire atmosférico tiene composiciones diferentes al aire que entra en los alvéolos.

• La presión parcial del agua en forma de vapor es importante, ya que afecta las concentraciones de otros gases. A mayor presión del vapor, menor concentración de otros gases.

Presiones parciales en el aire alveolar

• En el aire atmosférico, la presión parcial del oxígeno es mayor (159 mmHg) que en el aire alveolar (104 mmHg). Por otro lado, la presión parcial del dióxido de carbono es mayor (0.3 mmHg) en el aire alveolar que en el atmosférico.

• La presión parcial del vapor también varía: en la atmósfera es 37 mmHg, mientras que en los alvéolos es 47 mmHg.

Diferencias entre el aire alveolar y atmosférico

• El aire alveolar se diferencia del atmosférico porque no tienen las mismas concentraciones de gases.

• Esto se debe a que el aire alveolar se sustituye parcialmente, ya que constantemente se absorbe oxígeno y se elimina dióxido de carbono.

• Además, la presión del vapor obliga a los otros gases a disminuir su concentración para mantener la presión atmosférica.

Volumen residual funcional y renovación del aire alveolar

• Siempre queda un volumen de aire en los pulmones después de una respiración normal, conocido como volumen residual funcional.

• El aire alveolar se renueva lentamente, ya que solo un séptimo del total es sustituido por aire nuevo en cada respiración.

Espacio muerto fisiológico y volumen corriente

Resumen de la sección: En esta sección se explica el concepto de espacio muerto fisiológico y cómo afecta el volumen corriente durante la respiración tranquila.

Espacio muerto fisiológico

• El espacio muerto fisiológico es el aire que no participa en la difusión de gases. En cada respiración tranquila, este espacio representa aproximadamente 150 ml.

• Durante la respiración tranquila, solo 350 ml (volumen corriente) participan en los intercambios gaseosos en los alvéolos.

Renovación del aire alveolar

• Solo un séptimo del aire alveolar es sustituido por aire nuevo en cada respiración.

• El aire alveolar se renueva lentamente debido a la presencia del espacio muerto fisiológico y el volumen corriente.

Volumen residual funcional y presiones de gases

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo el volumen residual funcional afecta las presiones de gases en los alvéolos y la atmósfera.

Presiones de gases en los alvéolos y la atmósfera

• Las presiones de gases son diferentes entre los alvéolos y la atmósfera debido a la presencia del volumen residual funcional.

• Los alvéolos nunca quedan vacíos, siempre queda un volumen de aire que afecta las presiones parciales de los gases.

Renovación del aire alveolar

• Después de una respiración normal, siempre queda un poco de aire en los pulmones, conocido como capacidad residual funcional.

• El aire alveolar se renueva lentamente debido a que solo un séptimo del total es sustituido por aire nuevo en cada respiración.

Renovación de gases en los alvéolos

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo ocurre la renovación lenta de gases en los alvéolos y su importancia para prevenir cambios bruscos en la concentración de gases en la sangre.

Renovación lenta de gases

• La renovación lenta de gases en los alvéolos es importante para evitar cambios súbitos en la concentración de dióxido de carbono y el pH tisular.

• Cuando se interrumpe la respiración, el mecanismo de renovación lenta permite que aún quede oxígeno en los alvéolos durante varios segundos.

• La ventilación alveolar amortigua las concentraciones de dióxido de carbono, siendo mayor con una menor ventilación y viceversa.

Concentración y presión parcial del oxígeno

Resumen de la sección: En esta sección se analiza cómo se controla la concentración y presión parcial del oxígeno en los alvéolos a través de dos factores: velocidad de difusión del oxígeno y velocidad de renovación.

Velocidad de difusión y renovación del oxígeno

• La concentración y presión parcial del oxígeno en los alvéolos está controlada por dos factores: velocidad de difusión del oxígeno y velocidad de renovación.

• La velocidad de difusión determina cuánto oxígeno ingresa a los pulmones. Si aumenta, como ocurre durante el ejercicio moderado, es necesario una mayor ventilación alveolar para mantener una presión de oxígeno normal.

• La velocidad de renovación del oxígeno depende de la ventilación alveolar y cambia en proporción directa a la velocidad de difusión.

Difusión del oxígeno y dióxido de carbono

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo ocurre la difusión del oxígeno y el dióxido de carbono en los alvéolos, y cómo afecta la concentración y presión parcial de estos gases.

Difusión del oxígeno

• El oxígeno se difunde desde una presión parcial de 40 mmHg en la sangre venosa a 104 mmHg en los alvéolos.

• La misma presión parcial (104 mmHg) se genera tanto en los alvéolos como en la sangre arterial después de la difusión.

Difusión del dióxido de carbono

• El dióxido de carbono se difunde desde una presión parcial de 45 mmHg en la sangre venosa a 40 mmHg en los alvéolos.

• La concentración normal de dióxido de carbono es 40 mmHg en los alvéolos, pero puede aumentar si hay una mayor velocidad de expresión. En ese caso, es necesaria una mayor ventilación alveolar para mantener una presión parcial normal.

El Aire Espirado y la Membrana Respiratoria

Resumen de la Sección: En esta sección, se discute el aire espirado y la membrana respiratoria. Se explican las concentraciones de aire en el aire espirado, incluyendo el espacio muerto y el aire alveolar. Además, se detalla la estructura de la membrana respiratoria y su papel en la difusión de gases.

El Aire Espirado

• El aire espirado es una combinación del aire del espacio muerto y del aire alveolar.

• Al comienzo de la espiración, se expulsa el aire del espacio muerto.

• Al final de la inspiración, se evidencia el aire alveolar propiamente dicho.

La Membrana Respiratoria

• Las estructuras pulmonares por donde ocurre la difusión son los bronquiolos respiratorios, los conductos alveolares, los sacos alveolares y los alvéolos.

• La membrana respiratoria tiene un grosor aproximado de 0.6 micrómetros y consta de seis capas.

• Las seis capas incluyen una capa húmeda con surfactante, epitelio alveolar, membranas basales y endotelio capilar.

• A través de estas capas ocurren las difusiones del oxígeno y dióxido de carbono.

Capacidad de Difusión y Factores que Influyen

• La capacidad de difusión del oxígeno es de 21 ml/min en reposo y puede aumentar hasta 65 ml/min durante el ejercicio.

• La capacidad de difusión del dióxido de carbono es entre 400 y 500 m2/min, pero puede llegar hasta 1200 m2/min durante el ejercicio.

• Los factores que influyen en la velocidad de difusión gaseosa son el grosor de la membrana, el área superficial de la membrana, el coeficiente de difusión del gas y la diferencia de presión parcial.

Conclusiones

En esta sección se ha discutido el aire espirado y la membrana respiratoria. Se ha explicado cómo se compone el aire espirado y cómo ocurre la difusión a través de la membrana respiratoria. Además, se han mencionado los factores que influyen en la velocidad de difusión gaseosa.