1. Generalidades
El proceso de la respiración se define como la función que permite absorber del exterior los gases necesarios para la vida (O2) y eliminar del interior los gases nocivos (CO2).
Consta de dos fases:
- Respiración Externa: Intercambio de gases entre los alvéolos y la sangre.
- Respiración Interna: Intercambio de gases entre la sangre y las células del organismo.
Este proceso se divide en tres etapas simultáneas:
- Ventilación Pulmonar: Paso de aire desde la atmósfera hasta los alvéolos y viceversa.
- Perfusión: Circulación de sangre a través de los capilares alveolares.
- Difusión: Intercambio de gases a través de la membrana alvéolo-capilar.
El término Respiración Celular se refiere a las reacciones metabólicas dentro de las células para obtener energía, mantener la temperatura corporal y la actividad vital.
2. Mecánica Fisiológica de la Respiración
La respiración es un proceso cíclico con dos fases: Inspiración y Espiración.
2.1 Inspiración
La Inspiración es un proceso activo que en reposo depende del diafragma. Su contracción produce un descenso del mismo y un aumento del diámetro vertical de la caja torácica (Respiración Abdominal).
Durante el ejercicio, intervienen músculos como el intercostal externo, esternocleidomastoideo y pectoral menor, elevando las costillas y el esternón. Esto aumenta el diámetro anteroposterior y lateral (Respiración Torácica), aumentando el volumen de la caja torácica y generando un efecto de succión del aire hacia el interior, ya que la presión alveolar es inferior a la atmosférica.
2.2 Espiración
La Espiración es un proceso pasivo producido por el retroceso elástico del pulmón y la caja torácica al cesar la contracción muscular.
La presión alveolar aumenta por encima de la atmosférica, expulsando el aire al exterior.
La Espiración Forzada se produce por la contracción de los músculos abdominales, que comprimen el contenido abdominal y empujan el diafragma hacia arriba, y por la contracción de los músculos intercostales internos, que disminuyen los diámetros del tórax.
3. Difusión de los Gases Respiratorios (O2 y CO2)
La ventilación y la perfusión acercan el aire y la sangre para el intercambio gaseoso.
La Difusión Pasiva es el mecanismo de intercambio a través de la membrana alvéolo-capilar, compuesta por:
- Célula alveolar
- Membrana basal y líquido intersticial
- Célula endotelial
- Plasma
- Pared del hematíe
La Capacidad de Difusión depende de:
- Superficie disponible para el intercambio (50-100 m2)
- Espesor de la membrana alvéolo-capilar
- Diferencia de presión parcial de los gases a ambos lados de la membrana
El oxígeno difunde de los alvéolos a la sangre capilar porque la PO2 alveolar (104 mm Hg) es superior a la PO2 capilar pulmonar.
La PCO2 capilar es superior a la PCO2 alveolar, por lo que la difusión del CO2 ocurre en sentido inverso.
Los valores normales de Presión Parcial de Oxígeno en sangre son de 98 mm Hg. Valores superiores a 80 mm Hg son tolerables, pero por debajo aparece hipoxemia.
Excepciones:
- Neonatos: 40-70 mm Hg
- Mayores de 60 años: Disminuye 1 mm Hg/año
Los valores normales de Presión Parcial de CO2 oscilan entre 38 y 42 mm Hg, sin variaciones con la edad.
4. Transporte de los Gases Respiratorios
4.1 Transporte de Oxígeno en la Sangre
4.1.1 Oxígeno Disuelto en Plasma
Un 3% del oxígeno circula disuelto en plasma. Se mide determinando la PO2.
4.1.2 Oxígeno Unido a la Hemoglobina (Oxihemoglobina) (97%)
El 97% del oxígeno se transporta unido al grupo hemo de la hemoglobina. Se transporta como O2 unido al hierro, permitiendo su liberación a los tejidos.
La afinidad de la hemoglobina por el oxígeno sigue la Curva de Disociación de la Oxihemoglobina.
En condiciones habituales:
Sangre Arterial:
- PO2: 95 mm Hg
- PCO2: 40 mm Hg
- pH: 7.4
- Saturación de hemoglobina: 97%
Sangre Venosa:
- PO2: 40 mm Hg
- PCO2: 45 mm Hg
- pH: 7.35
- Saturación de hemoglobina: 75%
En los tejidos, al aumentar la PCO2 y disminuir el pH, la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno disminuye, liberándolo. En los pulmones, al disminuir la PCO2 y aumentar el pH, la afinidad aumenta, captando oxígeno.
4.2 Transporte de Dióxido de Carbono en la Sangre
El CO2 difunde fuera de la célula e inicia reacciones para su transporte.
4.2.1 Transporte de Dióxido de Carbono en Estado Disuelto
Aproximadamente el 7% del CO2 se transporta disuelto en sangre.
4.2.2 Transporte de Dióxido de Carbono en Forma de Ion Bicarbonato
El CO2 reacciona con el agua formando ácido carbónico (CO2 + H2O ↔ H2CO3), catalizado por la anhidrasa carbónica.
El ácido carbónico se disocia en ion bicarbonato (HCO3–) e hidrogeniones (H+).
Los H+ se unen a la hemoglobina, mientras que el HCO3– difunde al plasma, intercambiándose con iones cloruro (Cl–) mediante una proteína transportadora.
El 70% del CO2 se transporta de esta forma.
4.2.3 Transporte de Dióxido de Carbono Combinado con Proteínas Plasmáticas y Hemoglobina: Carboxihemoglobina
El CO2 reacciona con la hemoglobina formando carboxihemoglobina (CO2Hgb).
El 23% del CO2 se transporta por este sistema.
5. Difusión de los Gases Respiratorios en los Capilares Tisulares
5.1 Difusión del Oxígeno de los Capilares Periféricos a las Células
La PO2 en los capilares periféricos es de 95 mm Hg, mientras que en el líquido intersticial es de 40 mm Hg. El oxígeno difunde de la sangre a los tejidos.
La PO2 intracelular es de 23 mm Hg, por lo que el oxígeno difunde hacia el interior celular.
5.2 Difusión del Dióxido de Carbono desde las Células a los Capilares
El CO2 se produce en la célula, aumentando la PCO2 intracelular. Difunde desde la célula a los capilares y luego a los alvéolos.
6. Pruebas de Valoración del Equilibrio Gaseoso
Existen dos grupos de pruebas:
6.1 Pruebas Funcionales Respiratorias
Permiten valorar la ventilación, la perfusión y la difusión.
6.1.1 Pruebas que Valoran la Ventilación
Se utiliza un espirómetro para medir:
- Volúmenes
- Capacidades pulmonares
- Índices dinámicos
- Pruebas broncodinámicas
6.1.2 Pruebas que Valoran la Perfusión
- Cateterización de la arteria pulmonar
- Gammagrafía pulmonar con albúmina marcada
- Angioneumografía
6.1.3 Pruebas que Valoran la Difusión
Se mide la Capacidad de Difusión del monóxido de carbono (CO).
6.2 Determinación de Gases en Sangre (Gasometría) y del pH
6.2.1 Introducción
La gasometría arterial mide:
- Gases respiratorios (O2 y CO2)
- pH
- Estado ácido-base
Se utilizan gasómetros para la medición.
6.2.2 Obtención y Manipulación de la Muestra
Se utiliza sangre arterial o venosa, generalmente arterial.
Se utiliza heparina sódica como anticoagulante.
Se debe evitar la formación de burbujas y mantener la muestra hermética.
El análisis debe realizarse en 10-15 minutos o guardar la muestra en frío.
6.2.3 Determinación de Oxígeno y Dióxido de Carbono en Sangre
Se utilizan electrodos para pH, PCO2 y PO2.
Se mide la presión de la fracción disuelta del gas y el contenido total del gas.
Presión de la Fracción Disuelta del Gas:
- Presión Parcial de O2: 80-100 mm Hg
- Presión Parcial de CO2: 35-45 mm Hg
Contenido Total del Gas:
- Contenido Total de Oxígeno: Oxígeno disuelto + Oxígeno unido a la hemoglobina
- Carbónico Total: Expresado en ml/dL
Determinación de Oxígeno en Sangre: Se utiliza el electrodo de Clark.
Determinación de CO2 en Sangre: Se utiliza el electrodo de Stow-Severinghaus.
6.2.4 Pulsioximetría
Medición no invasiva de la saturación de oxígeno en sangre mediante un pulsioxímetro.
Emite luz con dos longitudes de onda para medir la oxihemoglobina y la hemoglobina reducida.
No sustituye a la gasometría, pero es útil para la monitorización.
7. Aplicaciones de las Determinaciones de Gases Respiratorios en Procesos Patológicos
La gasometría ayuda al diagnóstico, proporcionando información sobre:
- PO2: Estado de oxigenación
- PCO2: Función ventilatoria
- HCO3–: Compensación renal
- pH: Compensación del CO2
Situaciones posibles:
- Hiperoxemia
- Hipoxemia
- Hipercapnia
- Hipocapnia
En patología, solo se encuentra hipoxemia con hipo, normo o hipercapnia.
Equilibrio Hidroelectrolítico
1. Introducción
El agua constituye el 60-70% del peso corporal, siendo el componente más importante.
Contenido hídrico total (60%):
- Intracelular (40%)
- Extracelular (20%):
- Líquido intersticial (15%)
- Líquido plasmático (5%)
- Líquido transcelular (1-3%)
El intercambio de líquidos entre el plasma y el líquido intersticial depende de:
- Presión hidrostática
- Permeabilidad capilar
- Presión oncótica
- Drenaje linfático
La composición de los líquidos extracelulares es regulada por el sistema respiratorio y renal.
Los electrolitos participan en múltiples funciones del organismo.
Características de los iones y el agua:
- Intercambio continuo con el exterior
- Distribución no uniforme
- Equilibrio fundamental para el funcionamiento del organismo
- Neutralidad eléctrica