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FUNDAMENTOS DE ANATOMÍA, FISIOLOGÍA Y FISIOPATOLOGÍA RESPIRATORIA

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FUNDAMENTOS DE ANATOMÍA, FISIOLOGÍA Y FISIOPATOLOGÍA RESPIRATORIA - PowerPoint PPT Presentation


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Master en Medicina Respiratoria. FUNDAMENTOS DE ANATOMÍA, FISIOLOGÍA Y FISIOPATOLOGÍA RESPIRATORIA. Dr Esther Barreiro, 14-3-3008 E-mail: ebarreiro@imim.es. Area Temática II: Situaciones fisiopatológicas como substrato de enfermedades respiratorias de alta prevalencia. TEMA IX.

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Master en Medicina Respiratoria

FUNDAMENTOS DE ANATOMÍA, FISIOLOGÍA Y FISIOPATOLOGÍA RESPIRATORIA

Dr Esther Barreiro, 14-3-3008

E-mail: ebarreiro@imim.es

slide2

Area Temática II: Situaciones fisiopatológicas como substrato de

enfermedades respiratorias de alta prevalencia

TEMA IX

Intercambio de gases: relaciones V/Q, Gradiente alveolo-arterial O2,

Transporte gases en sangre

slide3

ANATOMÍA, FISIOLOGÍA, FISIOPATOLOGÍA

  • GUIÓN GENERAL:
  • Presentación asignatura: Materia perteneciente al módulo de Nivelación (30
  • ECTS) del Master interuniversitario (UB-UPF) en Medicina Respiratoria. Consta
  • de 5 ECTs [125 horas totales, con 20 horas presenciales (16%)]
  • Metodología: 20 Clases Presenciales, 10 de ellas prácticas, 4 Seminarios
  • Temas específicos, 2 Seminarios tipo “Journal Club”, 1 Seminario tipo Poster, 1
  • Seminario Práctico
  • Profesorado: Dr José Antonio Pereira, Dr Joaquim Gea, Dr. Esther Barreiro, Dr
  • Felipe Solsona, IMIM-Hospital del Mar, UPF, Barcelona
  • Evaluación del aprendizaje: Cómputo parcial de cada ítem sobre el total de la
  • nota final :
  • - Prueba de elección múltiple (PEM): 20 puntos, 20% nota
  • - Asistencia y participación en los Seminarios específicos: 30 puntos, 30% nota
  • - Presentación de trabajos en forma de Poster: 20 puntos, 20% nota
  • - Asistencia y presentación seminario “Journal Club”: 20 puntos, 20% nota
  • - Asistencia y preparación Seminario práctico: 10 puntos, 10% nota
  • BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA:
  • Revistas
  • Libros de consulta
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TRANSFERENCIA OXÍGENO Y CO2

  • Conceptos :
  • Función primordial Pulmón: Garantizar un intercambio adecuado de gases para las
  • necesidades del organismo:
  • O2 → demandas metabólicas tejidos, CO2 → eliminación de los tejidos
  • Estos dos gases junto con el N2 son los gases fisiológicos, movilizados por el pulmón
  • Movimiento de forma pasiva de los gases respiratorios a través de la interfase
  • alveolo-capilar, de grosor muy reducido (0.5 m), superficie > 140 m2
  • Presión parcial de un gas en una mezcla: Presión ejercida si ocupara todo el
  • espacio: Presión total x [gas]
  • El paso de moléculas gaseosas a través de la membrana: depende de la presión
  • parcial del gas en la zona de partida
  • Factores contribuyentes en la difusión de un gas:
  •  Ley de Graham, la tasa de difusión de un gas es inversamente proporcional a la
  • raíz cuadrada de su densidad
  •  ↑ Temperatura: > difusión
  •  Resistencia difusión: relación directa con la longitud e inversa con el área interfase
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TRANSFERENCIA OXÍGENO Y CO2

  • Difusión de Oxígeno:
  • Durante el tiempo de tránsito capilar pulmonar normal: Equilibrio en la difusión O2
  • Captación O2 por el capilar determinada sólo por flujo sanguíneo pulmonar
  • En condiciones de ejercicio: la capacidad de difusión puede limitar captación O2
  • Factores y Estructuras:
  • . Espacio gaseoso en alveolo: 200 m, mezcla gases instantánea
  • . Capa de fluido alveolar: capa fina fluido rico en surfactante
  • . Barrera tisular: alveolo delimitado por epitelio, con su membrana basal grosor 0.2 m
  • . Capilares pulmonares: diámetro medio 7 m
  • . Difusión hematíe: diámetro similar a los capilares
  • . Captación O2 por Hemoglobina: O2 captado en pulmones combinado químicamente
  • con Hemoglobina
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TRANSFERENCIA OXÍGENO Y CO2

  • Capacidad Difusión O2 :
  • Capacidad difusión O2 = Captación O2 /PaO2 alveolar – PaO2 pulmonar capilar
  • Factores determinantes:
  • . Tiempo tránsito capilar: 0.75 ‘’ tarda el hematíe en atravesar capilar pulmonar en
  • contacto con alveolo, PaO2 capilar varía según recorrido sangre por capilar pulmonar
  • . PaO2:
  • - 40 mmHg PaO2 capilar
  • - 100 mmHg PaO2 alveolar
  • - PaO2 eritrocito pasa en 1/3 su recorrido a PaO2 alveolar en pulmón normal
  • - Ejercicio intenso (↑ flujo sanguíneo pulmonar): en condiciones normales No 
  • PaO2 alveolar final capilar
  • - Engrosamiento barrera hemato-gaseosa: < difusión O2   PaO2 capilar
  • . Curva disociación hemoglobina: Relación entre el O2 – Hb
  • . Carboxihemoglobina: CO, combustión incompleta materia orgánica, ↑ afinidad por
  • Hb  dificulta transporte O2  hipoxia tisular; CO-Hb desplaza curva disociación Hb
  • hacia izquierda, [CO-Hb] < 1.6 % individuos sanos no fumadores
  • . Medición PaO2 arterial: O2 disuelto en plasma en forma de moléculas libres y sus
  • cargas eléctricas medidas por electrodo. Movilidad moléculas proporcional a presión
  • parcial O2  Presión parcial arterial O2 = PaO2
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TRANSFERENCIA OXÍGENO Y CO2

  • Capacidad Difusión CO2:
  • Solubilidad en agua mayor que O2
  • Sangre venosa: H2O + CO2 HCO3-, CO2 disuelto, fijado a Hb
  • Transporte a capilares pulmonares → gas alveolar, gradientes se anulan rápidamente
  • Si  PaCO2  > eliminación CO2 (incrementa gradiente) → compensación unidades
  • malfuncionantes
  • Contraste con el transporte de O2, principalmente transportado por Hb, saturación.
  • Unidades malfuncionantes no son compensadas por unidades saturadas
  • Fallo respiratorio: Hipoxia como indicador precoz
  • Difusión de CO:
  • La difusión pulmonar se evalúa mediante la transferencia de CO
  • - CO atraviesa la barrera alveolo-capilar similar al O2, pero ↑ afinidad Hb  Pparcial
  • sangre constante
  • Paso del hematíe a través del capilar: Pparcial CO en sangre no se modifica
  • Cantidad de CO en sangre limitada por las propiedades de difusión de la membrana
  • alveolo-capilar y no por flujo sangre → Transferencia CO limitada por difusión
  • Gradiente difusión: medición presión CO alveolar
  • Capacidad difusión por CO = CO transferido / PCO alveolar
  • - Se utiliza como medida capacidad difusión en la evaluación función pulmonar
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TRANSFERENCIA GASES

Causas de Hipoxemia

  • Hipoventilación alveolar (AaPO2normal)
  • Desequilibrios VA/Q
  • Cortocircuito intrapulmonar (shunt, VA/Q = 0)
  • Alteraciones difusión

.

.

.

.

AaPO2: gradiente alveolo-arterial de O2= 150 – (PaCO2/0.8)

slide10

RELACIONES V/Q

SHUNT

VA / Q = 0

.

.

.

 PaO2

↑ AaPO2

Normo/hipocapnia

Edema pulmonar

Hemorragia pulmonar

Neumonía

Cáncer

Secreciones

slide11

RELACIONES V/Q

  • SHUNT
  • VA / Q = 0

.

.

NO MEJORA CON 100 % O2

O2

slide12

.

.

VA/Q =

RELACIONES V/Q

.

.

  • Desequilibrios VA / Q

 PaO2

↑ AaPO2

Puede haber hipercapnia

slide13

O2

RELACIONES V/Q

.

.

  • DESEQUILIBRIOS VA / Q

sí MEJORA CON 100 % O2

slide15

O2

TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2

  • Transporte O2
  • Transporte CO2

PO2 aire, 160 mm Hg

PO2 via aérea, 159 mm Hg

PAO2, 105 mm Hg

PaO2, 100 mm Hg

PO2 mitocondria, 1 mm Hg

slide17

TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2

  • Transporte O2 en sangre:
  • En condiciones normales: PaO2 venosa mixta en pulmones, 40 mmHg; PaO2 salida
  • capilar, 104 mmHg; PaO2 arterial media, 100 mmHg; PaO2 en tejidos periféricos, 40
  • mmHg (consumo O2 en tejidos, 250 O2 ml: 50ml/L sangre)
  • Contenido O2 en plasma y sangre: Mayor parte transportado en la Hb, sólo 3 ml/L
  • disuelto en plasma ( solubilidad gases en agua)
  • O2 disuelto en plasma = Coeficiente solubilidad x PaO2 (atm)
  • O2 disuelto = 0.024 ml x 0.132 = 0.003 ml O2 /ml plasma = 3 ml O2 /L plasma
  • Total O2 transportado en plasma: 3ml x 2.75 L plasma = 8.25 ml O2 totales
  • Sin embargo, sabemos que la sangre transporta 200 ml O2/L
  • Aporte de 50 ml/L O2 razonable porque disponemos de 200 ml/L
  • Sangre venosa: 150 ml/L O2
  • - Transporte O2 en sangre: 1% disuelto en plasma + 99% hematíes (Hb)
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TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2

  • Hemoglobina transportadora de O2:
  • Interior eritrocitos
  • PaO2 : 120 mmHg alcanzacontenido máximo O2; si PaO2 < 100 mmHg, contenido 
  • O2 linealmente
  • Equilibrio entre O2 unido a Hb y PaO2 ambiental:
  • . Si PaO2 ↑→ > fijación O2
  • . Si PaO2  → > liberación O2
  • En condiciones normales: Hb transporta 1.34 ml O2/gramo, Ojo Anemias!!
  • Proteína constituida por:
  • . 1 molécula protoporfirina III (4 grupos pirrólicos)
  • . Protoporfirina unida a 1 átomo hierro con 6 valencias, 4 ocupadas por los grupos
  • pirrólicos → Fe++ (ferroso) → Grupo HEM (protoporfirina III + Fe), 2 valencias
  • . 4 grupos HEM (1 valencia) + Globina → Hemoglobina → Oxihemoglobina (1 valencia)
  • Curva de disociación Hb: Forma sigmoidea, desplazamientos derecha ( < afinidad),
  • izquierda (> afinidad)

Curva disociación Hb

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Fe

TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2

Hemoglobina (Hb)

4 cadenas “hemo” (con un Fe, cada una unida a una cadena polipeptídica

Cada molécula de Hb se puede unir a 4 moléculas de Oxígeno

Tetrámero de Hb

Grup “HEMO”

4 “hemos” + globinas

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O2

unido a Hb

TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2

O2 combinado con Hb

SaO2 (%)

Contenido O2 (ml / 100 ml sangre)

Oxihemoglobina

O2en disolución en plasma

PaO2 (mm Hg)

P50: PaO2 con un 50 % de la Hb saturada

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O2

Unido a Hb

TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2

Efectos de la PaCO2 , pH y To

Captación vs Liberación O2

slide22

TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2

  • Contenido de O2 : Oxígeno total en sangre

CaO2 = O2 transportado por Hb + O2 disuelto plasma

  • Aporte de O2 : Oxígeno transportado y disponible en tejidos periféricos

.

OD (Oxygen Delivery) = QTx CaO2

O2

slide23

TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2

  • Dióxido de carbono, CO2:
  • Insuficiencia respiratoria: PaO2 < 60 mmHg o PaCO2 > 45 mmHg
  • Insuficiencia respiratoria más cercana por acúmulo de CO2
  • En condiciones normales: PaCO2 = 40 mmHg; PvCO2 = 45 mmHg
  • Difusión CO2 desde las células: sale por difusión simple a la sangre
  • Transporte: disuelto en plasma; formación bicarbonato y compuestos carbamídicos
  • en plasma o eritrocitos
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TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2

  • Transporte CO2 disuelto en plasma:
  • Coeficiente solubilidad CO2 en agua: 0.57 ml/ ml H2O
  • - Sangre arterial: 3.7 ml CO2/L plasma→ 2.75 L plasma x 3.7 ml CO2 = 10.2 ml CO2
  • Producción CO2 de las células por difusión: 206 ml/min  5% transporte disuelto
  • CO2 disuelto→ Mecanismo transporte insuficiente
  • Transporte formando bicarbonatos en plasma: CO2 + H2O   H2CO3  HCO3- + H+
  • Desplazamientos de la ecuación hacia derecha (↑PaCO2 → libera H+), o hacia
  • izquierda ( CO2 → libera CO2 ó  H+); representa otro 5% transporte
  • Reacción accelerada por la Anhidrasa carbónica (No existe en plasma!): desplaza
  • reacción a la derecha
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TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2

  • Transporte CO2 formando bicarbonatos en eritrocitos:
  • ↑ Niveles Anhidrasa Carbónica: Formación HCO3- muy rápida
  • Mecanismo mayoritario transporte CO2
  • Flujo neto HCO3- hacia exterior eritrocito: 70% salida + 30% permanece interior
  • Transporte en forma compuestos carbamino en plasma :
  • En mínima proporción, CO2 se une al radical amino proteínas plasma
  • Transporte grupos carbamino interior eritrocito:
  • - Formación grupos carbamino entre CO2 y radicales amino de Hb = CO2Hb
  • DeoxiHB (sangre venosa) forma grupos carbamino más fácilmente que oxiHb (sangre
  • arterial)
  • Hb transporta más CO2 en sangre venosa que arterial, desplaza curva disociación
  • de O2-Hb a derecha
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TRANSPORTE OXÍGENO Y CO2

  • Difusión CO2 a través membrana alveolo-capilar:
  • Gradiente de presiones favorece el paso del CO2 desde sangre venosa al alveolo
  •  CO2 disuelto  desplazamiento izquierda, grupos carbamino se disocian
  • CO2 se libera
  • PaCO2 de llegada por arteria pulmonar, 45 mmHg  PaCO2 salida venas
  • pulmonares, 40 mmHg
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NEUMONÍAS

  • Hombre, 50 años
  • Fumador 20 cigarrillos / día
  • Cuadros gripales en la infancia
  • Fiebre (38º C), escalofríos, sudoración
  • Tos, esputos purulentos
  • Dolor torácico
  • Ahogo
  • Rx: Neumonía + pequeño Derrame Pleural
  • Alteración ventilatoria restrictiva
  • Hipoxemia
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NEUMONÍAS

Área con

Neumonía

Esputo con Neumococos

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FVC

FEV1

1 seg

NEUMONÍAS

  • Espirometría Forzada

FEV1 76 % ref

FVC 55 % ref

FEV1 / FVC 84 %

Volumen

FEV1> 80 % ref

FVC > 80 % ref

FEV1 / FVC 70 – 80 %

ALTERACIÓN

VENTILATORIA

RESTRICTIVA

tiempo

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NEUMONÍAS

  • Gasometría Arterial

PaO2 60 mm Hg

PaCO2 42,5 mm Hg

pH 7, 43

Hipoxemia

Normocapnia

Estado ácido-base en equilibrio

PaO2 90 - 100 mm Hg

PaCO2 35 - 45 mm Hg

pH 7,35 – 7,45

VALORES

NORMALES

slide34

SHUNT

( VA / Q = 0 )

.

.

PaO2

AaPO2 elevado

NEUMONÍAS

“Agua”

Sangre

Pus

Alveolo

Capilar

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NEUMONÍAS

  • SHUNT

NO MEJORA

CON 100 % O2

O2

PaO2 60 mm Hg

slide36

O2

NEUMONÍAS

.

.

  • DESEQUILIBRIOS VA / Q

sí MEJORA CON 100 % O2

slide37

NEUMONÍAS: DERRAME PLEURAL

  • SHUNT por atelectasia

O2

NO MEJORA

CON 100 % O2

PaO2 60 mm Hg

Parénquima

Espacio Pleural

VPH (fenómeno)

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PRÓXIMA SESIÓN, DIA 5-4-2008

  • Área Temática III: Desarrollo de habilidades práticas y críticas basadas en estudios
  • con gran componente de fisiología y fisiopatología en las enfermedades respiratorias
  • Seminario “Journal Club”: 1 hora
  • Seminarios Temáticos: Asma, Enfermedades intersticiales y Fibrosis,
  • Obesidad, Enfermedades pleurales

PRÓXIMA SESIÓN, DIA 18-4-2008

  • Área Temática III: Desarrollo de habilidades práticas y críticas basadas en estudios
  • con gran componente de fisiología y fisiopatología en las enfermedades respiratorias
  • Posters: Impacto enfermedades cardiacas, Circulación pulmonar, TEP,
  • Transplante
  • Seminario Práctico: Modelos de enfermedades respiratorias en el estabulario
  • PRBB
  • - Seminario “Journal Club”: Basado en publicaciones sobre modelos animales