Re: Respuesta: Anatomía y fisiología pulmonar básica y en el buceo.
Gracias por el apoyo.:smile: Sirve de estímulo saber que hay gente interesada en ampliar sus conocimientos y entender cómo funcionan las cosas. Así que seguimos.
Parte 5. Principios Físicos del Intercambio Gaseoso
Los que hayáis hecho el curso Nitrox veréis cómo todo esto empieza a sonaros conocido. Como dijimos anteriormente, el objetivo principal de la respiración es el intercambio gaseoso que se produce en los alveolos. Vamos a ver en qué se basa y cómo se produce.
Los gases que intervienen son moléculas simples que se mueven unas entre otras en un proceso llamado difusión. Lo mismo se puede decir de los gases disueltos en líquidos y tejidos corporales. Para que se produzca la difusión tienen que haber una fuente de energía, que proviene del propio movimiento de las moléculas, que se produce de forma continua y al azar. Un gas situado en una cámara o en solución, si tienen una concentración elevada en un extremo y baja en el otro realiza una difusión para igualar ambas concentraciones, como se muestra en la figura. Esto, que puede parecer obvio, es la base de todo intercambio gaseoso.
http://img687.imageshack.us/img687/6...o01difugas.jpg
La presión se origina por el impacto constante de las moléculas en movimiento contra una superficie. Por ello, la presión de un gas es proporcional a la suma de las fuerzas de impacto de sus moléculas que golpean la superficie, por tanto directamente proporcional a la concentración de moléculas de gas. En la respiración se trabaja con mezclas de gases, principalmente oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono. La tasa de difusión de cada gas es proporcional a la presión que origina, llamada "presión parcial". Expliquemos ésto.
El aire tiene una composición aproximada de 79% de nitrógeno y 21% de oxígeno. Cada gas contribuye a generar su parte de los 760 mm de mercurio (mmHg) en superficie a nivel del mar, o sea 1 atmósfera. Por tanto la presión parcial del nitrógeno (pN2) sería de unos 600 mmHg y la del oxígeno (pO2) unos 160 mmHg.
Lo mismo sucede con los gases disueltos en agua, sangre o tejidos corporales. En el caso de los gases disueltos en líquidos, aparte de su concentración influye también su capacidad de disolverse en dicho líquido, su coeficiente de solubilidad. Por ejemplo, el dióxido de carbono (CO2) tiene atracción por las moléculas de agua (hidrofílico), por lo que puede disolverse en grandes cantidades sin producir un exceso de presión. Las moléculas que repelen el agua (hidrofóbicas) desarrollan altas presiones con mucha menos cantidad de moléculas disueltas. Esto queda reflejado por la ley de Henry: Presión= Concentración de gas disuelto / coeficiente de solubilidad. Como ejemplo, los coeficientes de solubilidad de los gases respiratorios son:
Oxígeno: 0,024
CO2: 0,57
CO (monóxido de carbono): 0,018
Nitrógeno: 0,012
Helio: 0,008
De estos valores se deduce que el dióxido de carbono es 20 veces más soluble que el oxígeno, y que éste es más soluble que el resto de los otros gases.
Los que habéis hecho el curso Nitrox y sobre todo los que buceáis con otras mezclas como Trimix entenderéis mejor la importancia de estos conceptos.
La presión parcial de cada gas en la mezcla alveolar tiende a forzar a las moléculas del gas a disolverse, primero en la membrana alveolar y después en la sangre de los capilares alveolares. Y al revés, las moléculas ya disueltas en la sangre escapan a los alveolos de forma proporcional a su presión parcial en la sangre. ¿Cuál es el resultado neto? Pues depende de la diferencia entre las dos presiones parciales a cada lado de la membrana (lo que se denomina gradiente de presión). En el caso del oxígeno, la presión parcial es mayor en el lado alveolar, por lo que el flujo neto es en dirección a la sangre; el CO2 se encuentra con la situación opuesta.
Hay otro factor, y con esto termino por ahora, que tiene importancia. En el capítulo anterior hablábamos de la importancia de las fosas nasales en el acondicionamiento del aire respirado, calentando y humidificando el mismo. Esta función la completa el resto de la superficie bronquial, incorporando agua de su superficie que se evapora al contacto con el aire mucho mas seco, de forma parecida a como se forman las nubes en el mar. La presión del vapor de agua a temperatura corporal es de 47 mmHg, o sea la presión parcial de agua (pH2O).
Re: Respuesta: Anatomía y fisiología pulmonar básica y en el buceo.
Re: Respuesta: Anatomía y fisiología pulmonar básica y en el buceo.
Re: Respuesta: Anatomía y fisiología pulmonar básica y en el buceo.
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Iniciado por
Decoman
...
Presión= Concentración de gas disuelto / coeficiente de solubilidad. Como ejemplo, los coeficientes de solubilidad de los gases respiratorios son:
Oxígeno: 0,024
CO2: 0,57
CO (monóxido de carbono): 0,018
Nitrógeno: 0,012
Helio: 0,008
...
Acabo de descubrir esta muy interesante serie, que me voy a poner a leer con interes. Agrego algo. La solubilidad de un gas no es coeficiente absoluto sino relativo, entre otras cosas a la substancia donde se difunde el gas. No es lo mismo el coeficiente de absorcion de un gas en agua, sangre o grasa, por poner algun ejemplo.
Presumo que los coeficientes que pone decoman son los de solubilidad en sangre, aunque no tengo aqui las tablas. La otra solubilidad importante, pero que tiene otros factores, es la solubilidad en grasa porque se asocia al efecto narcotico de un gas dado.
La presion de parcial de 47mmHG que menciona decoman es la presion de vapor de agua como dice, y son los 0,063 bar (PsH2O) que se restan a la presion de inhalacion en la primer formula del algoritmo de Bühlmann que pueden ver en el articulo sobre este algoritmo en la revista Sensaciones Nro.26.
saludos y gracias decoman por ponerte a definir estos conceptos.
jorge
Re: Respuesta: Anatomía y fisiología pulmonar básica y en el buceo.
Correcto, jorge. Son los coeficientes de solubilidad en agua (por tanto, muy aproximados a sangre) y a temperatura corporal.
Re: Respuesta: Anatomía y fisiología pulmonar básica y en el buceo.
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Decoman
Correcto, jorge. Son los coeficientes de solubilidad en agua (por tanto, muy aproximados a sangre) y a temperatura corporal.
(y presion ambiente de 760mmHg :-)
interesantisimos temas. Esta noche me pongo a leer la serie completa. Gracias de nuevo :-)
saludos
jorge
Re: Respuesta: Anatomía y fisiología pulmonar básica y en el buceo.
Aunque todo esto sea un ladrillo, si lo entendéis ahora luego todas las piezas del puzzle encajarán al final.
Parte 5.2
Terminando con los principios físicos del intercambio gaseoso, hablábamos de la solubilidad de los gases y la humidificación a su paso por la vía respiratoria. La solubilidad y el peso molecular del gas determinan su coeficiente de difusión, que es el factor que nos dice cómo difunde ese gas. Considerando 1 el coeficiente de difusión del oxígeno, los coeficientes relativos de los diferentes gases en los líquidos corporales son:
Oxígeno: 1.0
CO2: 20.3
Monóxido de carbono (CO): 0.81
Nitrógeno: 0.53
Helio: 0.95
Los gases de importancia respiratorios son todos muy solubles en los lípidos y por tanto en las membranas celulares que tienen gran cantidad de lípidos. Como la mayor limitación de movimiento en los tejidos es la tasa a la que los gases difunden por el agua de los tejidos, la difusión de los gases en los tejidos, incluída la membrana respiratoria, es casi igual a la del agua (lista anterior).
Como dijimos anteriormente el aire inspirado llega casi seco y es humidificado a su paso por las vías respiratorias, principalmente en la nariz (no en nuestro caso, por eso se nos secan tanto los bronquios al bucear y por eso insistía lo importante de hidratarse). En la tabla podéis ver la diferencia de presiones parciales en el aire inspirado (seco), el que llega humidificado, el alveolar y el espirado. Los famosos 47 cm H2O de presión de agua son descontados de las otras presiones para totalizar los mismos 760, ya que los otros gases se disuelven parcialmente en el vapor de agua.
http://img535.imageshack.us/img535/3...sparciales.jpg
¿Por qué hay esa diferencia entre el aire alveolar y el espirado? ¿No es el aire alveolar el que espiramos? Recordad lo que decíamos sobre el "espacio muerto" y la CRF (capacidad residual funcional, 2.300 ml). Es pura matemática. El aire espirado es la mezcla del que ya había en las vías aéreas (espacio muerto, 150 de los 500 ml respirados) que tiene los valores de la segunda columna con el alveolar (tercera). Si mezcláis un 30% de la columna 2 con un 70% de la columna 3 tendréis aproximadamente la columna 4. Además, de los 2.300 ml de aire alveolar que quedan en los pulmones al terminar una espiración solo se renuevan unos 350 en la siguiente inspiración. Por tanto se necesitan varios ciclos respiratorios para renovar totalmente el aire pulmonar. Este mecanismo de renovación lenta es importante para evitar bruscas variaciones en los niveles sanguíneos de los gases, lo cual nos permite por ejemplo hacer apneas prolongadas sin que esos niveles cambien de forma demasiado rápida (seguimos absorbiendo oxígeno lentamente de esa "reserva" y seguimos llenándola lentamente de CO2 aunque no respiremos).
Respirando aire normal a presión ambiente es imposible conseguir una presión parcial de oxígeno superior a 150. Respirando Nitrox sí, ya que el porcentaje de oxígeno en la mezcla es superior y por tanto su presión parcial también (olvidaros por ahora del aumento de presión global por la profundidad, que es transmitido también a los tejidos; pensemos en relativo). Por tanto al respirar Nitrox conseguiremos una mayor presión alveolar de oxígeno que provocará una mayor presión de oxígeno en sangre y, en consecuencia, mayor disponibilidad de oxígeno en los tejidos. Por eso el Nitrox nos da "superpoderes", aunque esto no es tanto como parece y ya lo matizaremos más adelante al hablar de la hemoglobina y la saturación de oxígeno.
Re: Respuesta: Anatomía y fisiología pulmonar básica y en el buceo.
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Iniciado por
Decoman
Gracias por el apoyo.:smile: Sirve de estímulo saber que hay gente interesada en ampliar sus conocimientos y entender cómo funcionan las cosas. Así que seguimos.
(pH2O).
Sigo tus intervenciones con interés , este post incluso lo voy imprimiendo , es genial.
Además con las intervenciones de Jorge todavía se hace más ameno e interesante.
Otra vez gracias a los dos.
Re: Respuesta: Anatomía y fisiología pulmonar básica y en el buceo.
Cita:
Iniciado por
el Nacho de Sevilla
Sigo tus intervenciones con interés , este post incluso lo voy imprimiendo , es genial.
Además con las intervenciones de Jorge todavía se hace más ameno e interesante.
Otra vez gracias a los dos.
je, los post son de decoman, yo nada mas molesto preguntando :-)
pero lo mismo Nacho, gracias, y ya sabes que si te vienes para las croacias tienes un par de pivos gratis. Y si es en Österreich seran Bier.
:047::047::047:
Re: Respuesta: Anatomía y fisiología pulmonar básica y en el buceo.
Parte 6. Difusión de gases por la membrana respiratoria
Las paredes alveolares son extremadamente delgadas y en su interior hay una red de pequeños vasos (capilares) interconectados como una inmensa sábana que rodea a los alveolos. El intercambio gaseoso entre el aire y la sangre se produce a través de las membranas que los separan, que en su conjunto se conocen como membrana respiratoria. En la figuras inferiores vemos una imagen de microscopio electrónico de la red de capilares y la ultraestructura de la membrana en corte transversal.
http://img641.imageshack.us/img641/5...3membrana1.jpg
http://img37.imageshack.us/img37/362...4membrana2.jpg
Sin entrar en la descripción de las capas que la componen, el espesor medio es de 0,6 micras (0,0006 mm). Se ha calculado que esta "alfombra" tiene una superficie de 70 metros cuadrados, lo que explica la rapidez del intercambio gaseoso. La cantidad total de sangre que hay en los capilares es de unos 100-140 ml. Imaginaros extender un vaso de agua por un salón de 70 m2; eso os dará una idea de lo fina que es la capa que se forma y lo fácil que es el intercambio. Además el diámetro de los capilares es tan pequeño que los glóbulos rojos, encargados del transporte de oxígeno, prácticamente tienen que deformarse para pasar por ellos, con lo que contactan con las paredes de los capilares haciendo más pequeña la distancia de difusión.
Hay cuatro factores que determinan la rapidez y efectividad del paso de gases por la membrana respiratoria y cuya variación dificulta el intercambio. Vamos a verlos:
1. Espesor de la membrana: se entiende que cualquier factor que aumente el espesor de la membrana va a dificultar el intercambio. En las fibrosis pulmonares, por ejemplo, la membrana está muy engrosada y en el edema pulmonar está hinchada por líquido, que también está presente en el alveolo.
2. Area de la superficie de membrana: su reducción empeora proporcionalmente el intercambio. En el enfisema pulmonar hay muchos alveolos que han "estallado", juntándose unos con otros. Lógicamente la superficie de una esfera grande es mucho menor que la que resulta de la suma de varias esferas pequeñas que ocupan su mismo espacio.
3. El coeficiente de difusión, que es una constante para cada gas. Ya vimos cómo el CO2 difunde 20 veces mejor que el oxígeno (va a "escape libre").
4. La diferencia de presión a través de la membrana (el famoso gradiente de presión) entre las presiones parciales del gas en el alveolo y en la sangre capilar pulmonar. De los cuatro factores, éste es el más importante para nosotros, ya que es el único que puede variar de un momento para otro.
CAPACIDAD DE DIFUSIÓN DE LA MEMBRANA RESPIRATORIA
Vamos a hacer unos números para fijar este concepto. Definimos la capacidad de difusión como el volumen de gas que difunde a través de la membrana por minuto para una diferencia de presión parcial de 1 mmHg (1 milímetro de mercurio).
En el caso del oxígeno, en condiciones de reposo la capacidad es de 21 ml/min/mm Hg. La diferencia media de presión parcial de oxígeno entre capilar y alveolo es de 11 mmHg. Multiplicando ambas cifras obtenemos 230 ml de oxígeno difundiendo hacia la sangre, que es aproximadamente la tasa de consumo de oxígeno del organismo en reposo (la "gasolina" que gastamos al ralentí).
Durante el ejercicio intenso se aumenta el flujo sanguíneo y la ventilación alveolar, pero también aumenta la capacidad de difusión del oxígeno (hasta x3). ¿Cómo se consigue esto? Recordad el diagrama de los volúmenes respiratorios en un capítulo anterior. La respiración normal abre un pequeño número de alveolos, pero disponemos de 3 litros más que no usamos (capacidad de reserva inspiratoria). Cuando se toca el acordeón flojito se usa solo la parte media del fuelle; cuando se toca fuerte se abre y cierra casi por completo. Pues de la misma manera, nuestra "alfombra" normalmente está arrugada, ocupando solo la tercera parte del salón, pero cuando hace falta se estira. La utilización de la musculatura accesoria aumenta la presión negativa pleural y distiende más los pulmones, abriendo alveolos que permanecían cerrados. Me recuerda un coche que tenía mi padre con dos carburadores. El segundo funcionaba cuando pisabas fuerte el acelerador, aumentando la potencia (y el consumo, claro).