VOLUMEN RESIDUAL Y FORMAS QUÍMICAS EN QUE SE TRANSPORTA EL CO2
TRANSPORTE DE CO2
El CO2 se produce a
nivel las mitocondrias, como producto final del metabolismo celular. Desde las
mitocondrias atraviesa el citoplasma, pasa a la sangre en los capilares
tisulares y es llevado por la sangre al alvéolo, desde donde se elimina a la
atmósfera gracias a la ventilación alveolar.
El CO2 es
transportado en la sangre, tanto en combinaciones químicas como en solución
física. Debido a que tiene la propiedad de hidratarse, formando ácido carbónico
en una reacción reversible, el transporte de CO2 y su eliminación son parte
fundamental del equilibrio ácido-base. La cantidad total de CO2 en la sangre
arterial es de aproximadamente 48 volúmenes en 100ml de sangre.
TRANSPORTE EN EL
PLASMA:
Se realiza en tres
formas:
1.- Parte se mantiene
disuelta físicamente en el plasma, dependiendo de la presión parcial de CO2 y
de su coeficiente de solubilidad.
2.- Otra parte forma
compuestos carbonímicos con las proteínas plasmáticas en una reacción rápida
que no requiere de catalizador:
R-NH2 + CO2 R-NHCOO- + H+
3.- Una pequeña
cantidad reacciona con el agua para formar ácido carbónico e implicarse en el
equilibrio ácido-base:
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
TRANSPORTE POR EL GLÓBULO
ROJO
La mayor parte del
CO2 que difunde desde los tejidos hacia los capilares entra al glóbulo rojo,
donde se transporta en las siguientes formas:
1.-Una pequeña
fracción permanece disuelta en el líquido dentro del glóbulo.
2.-Parte del CO2 se
combina con los grupos amino de la hemoglobina para formar compuestos
carbamínicos.
3.-La mayor parte del
CO2 que penetra al glóbulo rojo a nivel tisular se hidrata como en el plasma,
pero a mayor velocidad, ya que en el eritrocito existe una alta concentración
de la enzima anhidrasa carbónica que cataliza la reacción. El bicarbonato que
se forma se disocia en H+y HCO3. Los iones H+son captados por la hemoglobina y
los aniones HCO3 salen del glóbulo rojo hacia el plasma, donde la concentración
de este ión es menor, intercambiándose por el anión cloro (efecto Hamburger).
Al entregar O2 la Hb
oxigenada se transforma en Hb reducida, que por ser un ácido débil tiene poder
tamponador de H+. Con ello aumenta la capacidad de transporte de CO2 (efecto
Haldane). De este modo, la entrega de O2 y la captación de CO2 que tienen lugar
en los capilares sistémicos son dos procesos que se favorecen mutuamente: un
aumento de la presión de CO2 en la sangre capilar, con la consiguiente
disminución del pH, que facilita la entrega de O2 (efecto Bohr), a la par que
el aumento de Hb reducida facilita la captación de CO2 (efecto Haldane).
En los pulmones, la
PCO2 alveolar (40 mmHg) es menor que la PCO2 de la sangre venosa (46 mmHg) y
las reacciones antes descritas se desplazan hacia la izquierda debido a que
parte del CO2 difunde desde la sangre al alvéolo. Al mismo tiempo, la Hb
reducida se oxigena, transformándose en un ácido más fuerte, lo que significa
liberar CO2 del glóbulo rojo. Simultáneamente, el bicarbonato del plasma entra
al eritrocito donde forma H2CO3, que se disocia en CO2 y H2O en presencia de la
enzima anhidrasa carbónica. El CO2 formado difunde a través de la membrana del
eritrocito al plasma, atraviesa la membrana alvéolo-capilar y es eliminado con
la ventilación.
Aunque el CO2 es un
residuo el metabolismo que el organismo debe eliminar, en su camino hacia la
atmósfera es un determinante crucial del control de la ventilación y del
equilibrio ácido-base.
Al realizar una
espirometría en un espirómetro tradicional, como el que mostramos en la imagen
anterior, se obtiene un gráfico en el que se representa en el eje de las X el
tiempo y en el de las Y el volumen de aire.El trazado de la curva espirométrica
inscribe hacia arriba la representación del aire inspirado y hacia abajo la del
aire espirado y en él se aprecian los diferentes volúmenes y capacidades
pulmonares. Cuando el paciente ventila a través del equipo, con una ventilación
normal, entra o sale de sus pulmones una cantidad de aire que se denomina
Volumen corriente y tiene un valor promedio normal de 500. Si se pide al paciente
hacer una inspiración máxima, la cantidad extra de aire que entra en sus
pulmones por encima de la inspiración normal, se nombra Volumen de reserva
inspiratoria y tiene un valor normal promedio de 3 mil. Si se le pide al
paciente hacer una espiración máxima, el volumen de aire que es capaz de
desplazar de sus pulmones por encima de la espiración normal se denomina
Volumen de reserva espiratoria y tiene un valor normal de mil cien. Aun
haciendo un esfuerzo espiratorio máximo los pulmones no se vacían completamente.
El volumen de aire que queda en los pulmones en esas condiciones se denomina
Volumen residual, y como se habrán dado cuenta no se puede medir con el
espirómetro tradicional; su valor se calcula con técnicas morfométricas o
radiológicas y es en promedio de mil doscientos
tamponador de H+. Con
ello aumenta la capacidad de transporte de CO2 (efecto Haldane). De este modo,
la entrega de O2 y la captación de CO2 que tienen lugar en los capilares
sistémicos son dos procesos que se favorecen mutuamente: un aumento de la
presión de CO2 en la sangre capilar, con la consiguiente disminución del pH,
que facilita la entrega de O2 (efecto Bohr), a la par que el aumento de Hb
reducida facilita la captación de CO2 (efecto Haldane).
En los pulmones, la
PCO2 alveolar (40 mmHg) es menor que la PCO2 de la sangre venosa (46 mmHg) y
las reacciones antes descritas se desplazan hacia la izquierda debido a que
parte del CO2 difunde desde la sangre al alvéolo. Al mismo tiempo, la Hb
reducida se oxigena, transformándose en un ácido más fuerte, lo que significa
liberar CO2 del glóbulo rojo. Simultáneamente, el bicarbonato del plasma entra
al eritrocito donde forma H2CO3, que se disocia en CO2 y H2O en presencia de la
enzima.
UNIDAD
RESPIRATORIA
La unidad
respiratoria está compuesta por bronquiolos respiratorios, conductos
alveolares, los atrios y los alvéolos. Las paredes alveolares son
extremadamente delgadas, y en su interior existe una red casi sólida de
capilares interconectados. Por tanto, es obvio que los gases alveolares están
muy próximos a la sangre de los capilares; el intercambio gaseoso entre el aire
alveolar y la sangre pulmonar, se produce a través de las membranas de todas
las porciones terminales de los pulmones, no meramente en los propios alvéolos.
Estas membranas se denominan colectivamente membrana respiratoria, llamada
también membrana pulmonar
MEMBRANA RESPIRATORIA
Está constituida por
las siguientes capas
·
Una capa de líquido que reviste el alvéolo y que contiene el
agente tensioactivo que disminuye la tensión superficial del líquido alveolar:
·
El epitelio alveolar compuesto de células epiteliales finas;
·
Una membrana basal epitelial;
·
Un espacio intersticial fino entre el epitelio alveolar y la
membrana capilar;
·
Una membrana basal del capilar que en muchos lugares se fusiona
con la membrana basal epitelial;
·
La membrana endotelial capilar.
A pesar de la
cantidad de capas presentes, la membrana respiratoria tiene un espesor de tan
solo 0,2 micras en algunos lugares, y es en promedio de 0,6 micras.
El diámetro del
capilar es de tan solo micras, por lo que el hematíe debe deformarse, y su
membrana se pone en contacto con la pared del capilar, entonces del Co2 no
precisa atravesar cantidades significativas de plasma cuando difunde. Esto
aumenta la velocidad de la difusión.
REGULACIÓN DE LA
RESPIRACIÓN
La respiración es un proceso automático
y rítmico mantenido constantemente que puede modificarse bajo el influjo de la
voluntad, pudiendo cambiar tanto la profundidad de la respiración como la
frecuencia de la misma. La respiración no siempre es un proceso absolutamente
regular y rítmico, ya que ha de ir adaptándose constantemente a las necesidades
del organismo, para aportar el oxígeno necesario al metabolismo celular y
eliminar el anhídrido carbónico producido durante el mismo.
La respiración rítmica basal, o eupnea,
está regulada por los centros respiratorios nerviosos situados en el encéfalo
que recogen información proveniente del aparato respiratorio y de otras partes
del organismo, para dar lugar a una respuesta a través de los órganos efectores
o musculatura respiratoria que determinará la profundidad de la respiración, o
volumen corriente, y la frecuencia. La corteza cerebral también participa
cuando se interviene de forma voluntaria en el proceso respiratorio
6.1 Centros
respiratorios
A nivel central, la respiración está
controlada por diversas zonas del tronco del encéfalo que se conocen con el
nombre de centros respiratorios y que son:
1.
Centros bulbares.
2.
Centro apnéustico.
3.
Centro neumotáxico.
4.
Centros superiores.
6.1.1 Los centros
bulbares inspiratorios
Se localizan en la región ventrolateral
y constituyen el grupo respiratorio dorsal (GRD). Los centros bulbares
espiratorios se denominan grupo respiratorio ventral (GRV). Ambos centros son
pares y de localización bilateral, con comunicaciones cruzadas lo que les
permite actuar sincrónicamente para obtener movimientos respiratorios
simétricos, es decir, si uno se activa el otro se inhibe, y viceversa, coordinando
el proceso respiratorio.
6.1.2 y 6.1.3 El
centro apnéustico
Se sitúa en la región inferior de la
protuberancia, estimula el grupo respiratorio dorsal o centro inspiratorio
bulbar, e induce una inspiración prolongada o apneusis. En condiciones de
respiración normal, este centro se encuentra inhibido por el centro neumotáxico situado
en la región superior de la protuberancia, que es estimulado por el grupo
respiratorio dorsal o centro inspiratorio bulbar.
6.1.4 La corteza
cerebral
Modifica la actividad de los centros
bulbares y constituye la actividad voluntaria de la respiración, induciendo
la hiperventilación o la hipoventilación. La
corteza también coordina la actividad contráctil alternada de los músculos
inspiratorios y espiratorios para que actúen coordinadamente. El sistema
límbico y el hipotálamo influyen sobre el tipo de
respiración que se presenta en situaciones de ira o miedo.
6.2
Modelo de regulación
La génesis del ritmo básico de
la respiración se basa en la actividad alternada de los centros
bulbares inspiratorios y espiratorios, que constituyen el generador
central del ritmo respiratorio.
En condiciones de respiración basal o de
reposo, la actividad inspiratoria se genera automáticamente, produciendo la
contracción del diafragma. Después esta actividad se detiene, lo que ocasionará
la relajación del diafragma, tras los cuales volverán a descargar de nuevo. En
esta situación, la actividad espiratoria está inhibida. Durante el ejercicio o
ante necesidades que requieran mayor intensidad y frecuencia ventilatoria, se
incrementará la actividad de las neuronas inspiratorias, provocando la
contracción de los músculos inspiratorios accesorios, pero también activando a
las neuronas espiratorias, que inducirá la contracción de la musculatura
espiratoria accesoria.
6.3 Receptores
6.3.1 Receptores
nerviosos
Los reflejos pulmonares están asociados
a tres tipos de receptores:
·
a) Receptores de adaptación lenta. Responden al
grado de estiramiento de los músculos torácicos, en respuesta al llenado
pulmonar. Por ello también se les conocen como receptores pulmonares de
estiramiento.
·
b) Receptores de adaptación rápida. Responden a
la irritación de las vías por el tacto y las sustancias químicas. También por
la histamina, serotonina y prostaglandinas liberadas durante procesos alérgicos
o de inflamación, por lo cual también se conocen como receptores de sustancias
irritantes.
·
c) Terminaciones de las fibras. Son Fibras C
pulmonares, receptores capilares yuxtapulmonares o receptores J, localizadas en
la región alveolar y próximas a la circulación pulmonar, y Fibras C
bronquiales, localizadas en las vías aéreas y próximas a la circulación
bronquial. Ambas fibras tienen función nociceptiva, y son estimuladas por
lesiones pulmonares, llenado pulmonar excesivo, congestión vascular pulmonar
aguda y agentes químicos.
6.3.2 Receptores
químicos
Responden a la presión parcial de
oxígeno (PO2) en la sangre arterial, y directamente con la presión
parcial de anhídrido carbónico (PCO2) y la concentración de
hidrogeniones en sangre (H+). Hay dos tipos:
·
a) Quimiorreceptores centrales. Se localizan a nivel
bulbar y son sensibles a cambios en PCO2, HCO3– y
H+ en el líquido cefalorraquídeo (LCR), debido a la rápida difusión
del anhídrido carbónico a través de las membranas celulares superando la
barrera hemato-encefálica.
·
b) Quimiorreceptores periféricos. Son los cuerpos
aórticos, situados a lo largo de la pared del arco aórtico e inervados por el
nervio vago, y los cuerpos carotídeos, localizados en el cuello. Son
especialmente sensibles a cambios en PO2, PCO2 y H+ en
el plasma.
6.4 Reflejos
·
a) Reflejo de Hering-Breuer de distensión o
estiramiento, o reflejo de insuflación pulmonar. Su función es impedir el
llenado excesivo de los pulmones. Cuando se estimulan los receptores de
estiramiento pulmonares llegan a un umbral crítico, e inducen la interrupción
de la inspiración e inhiben el centro apnéustico, produciéndose una espiración
más prolongada.
·
b) Al estimular las fibras C se estimulan los centros
bulbares de la respiración, haciendo que esta sea rápida, poco profunda, con
bronconstricción, hipersecreción de las vías aéreas, bradicardia e hipotensión.
·
c) Los reflejos propioceptivos de los
músculos respiratorios vienen controlados por los propioceptores o receptores a
las articulaciones, tendones y husos musculares. Estos mecanorreceptores
informan y responden al estiramiento de los músculos respiratorios,
principalmente en reposo, en desarrollo del reflejo miotático para mantener el
tono muscular.
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