1. Transporte de O2 y CO2Transporte de O2 y CO2
Dr. Christian Pérez Pulgar
Enfermedades Respiratorias del Niño
2. • Describir como se transporta el O2 en la sangre : disuelto y unido a
hemoglobina.
• Describir la combinación química de O2 con la hemoglobina y
curva de disociación Hb.
• Conocer factores fisiológicos que pueden influir en la curva de
disociación de hemoglobina y predecir efectos sobre el transporte
de O2 .
• Describir como se transporta el CO2 en la sangre
• Conocer el efecto Bohr y efecto Haldane
• No es objetivo describir el equilibrio ácido-base
3. Es el paso final en el
intercambio de gases entre el
ambiente y los tejidos
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
5. Ley de Henry:
• A 37 ªC 1ml de plasma transporta 0.00003 ml
de O2 por cada mmHg de PO2
• O sea:
– Si PO2 100mmHg hay 0.3 ml O2/100 ml de sangre
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
La concentración de un gas en solución depende de la presión y
de su solubilidad.
6. El consumo de oxígeno en reposo de un adulto es de
aproximadamente 250 a 300 ml de O2 / min.
El gasto cardíaco tendría que ser de aproximadamente 83,3 L /
min para satisfacer la demanda de oxígeno en reposo:
El oxígeno disuelto en la sangre no es capaz de satisfacer las
demanda metabólica de los tejidos ni siquiera en reposo
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
7. Nelson, Cox, Lehninger. Principles of Biochemistry.5 edition. 2008
Oxígeno químicamente combinado con HbOxígeno químicamente combinado con Hb
64.500 KD
8. Químicamente combinado con Hb
• La hemoglobina se combina reversiblemente con el oxígeno.
• Es la reversibilidad de la reacción que permite que el oxígeno sea liberado
a los tejidos.
• Si la reacción no se desarrollara fácilmente en ambas direcciones, la
hemoglobina sería poco útil en la administración de oxígeno para
satisfacer las necesidades metabólicas.
• La reacción es muy rápida, con un tiempo medio de 0,01 segundos o
menos.
Hb + O2 ↔ HbO2
Desoxihemoglobina Oxihemoglobina
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
9. Transporte de oxígeno
Capacidad de transporte de oxígeno
1,34 ml O2/gr Hb
Capacidad máxima de combinación
Capacidad de transporte de oxígeno
1,34 ml O2/gr Hb
Capacidad máxima de combinación
Ejemplo: Adulto Hb 15 gr/100ml sangre 15 x 1,34
Transporte 20,1ml de O2/100ml sangre.
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
10. Saturación de hemoglobina
• Una manera de expresar la proporción de oxígeno que está
unida a la Hb es como porcentaje de saturación:
% Saturación de Hb = O2 unido a Hb x 100%
Capacidad O2 de la Hb
% Saturación de Hb = O2 unido a Hb x 100%
Capacidad O2 de la Hb
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
Sat. sangre arterial para una PO2 de
100 mm/hg es de 97,5%
Sat. sangre venosa mixta con una PO2
de 40mm/hg es de 75%
West, fisiologia respiratoria 7ª edicion.
11. Es la suma del Oxígeno unido a Hemoglobina +
el O2 disuelto.
CaO2= (Hb x 1,34 x sat O2/100) + (PaO2 x 0,003)
Valor Normal: 19,8 ml O2/dl de sangre
Asumiendo :
PaO2 de 100 mm/Hg
Hb de 15 g/dl
Sat 97%
CaO2 (contenido arterial de O2)
12. Aplicaciones clínicas
CaO2= (Hb x 1,34 x satO2/100) + (PaO2 x 0,003)
Ejemplos: Niño sano
Hb: 12 g/dL
SaO2: 100%
PaO2: 105 mmHg
CaO2 = (12 g/dL x 1.34 mL/g x 1.00) + (105 mmHg x 0.003 mL/dL/mmHg)
= 16.1 mL/dL + 0.3 mL/dL
= 16.4 mL/dL
Gutierrez, Pediatric Critical Care Study Guide. Chapter 2. 2012
CaO2 normalCaO2 normal
Unido a Hemoglobina Disuelto en sangre
13. Aplicaciones clínicas
CaO2 aumentaría sólo 10%CaO2 aumentaría sólo 10%
Niño con anemia moderada:
Hb: 9 g/dL
SaO2: 100 %
PaO2: 105 mmHg
CaO2 = (9 g/dL x 1.34 mL/g x 1.00) + (105 mmHg x 0.003 mL/dL/mmHg)
= 12.1 mL/dL + 0.3 mL/dL
= 12.4 mL/dL
Aumento PaO2 a 500 mmHg con O2
suplementario
CaO2 = (9 g/dL x 1.34 mL/g x 1.00) + (500
mmHg x 0.003 ml/dL/mmHg)
= 12.1 mL/dL + 1.5 mL/dL
= 13.6 mL/dL
Transfusión de GR
CaO2 = (12 g/dL x 1.34 mL/g x 1.00) + (105
mmHg x 0.003 ml/dL/mmHg)
= 16,08 mL/dL + 0,3 mL/dL
= 16,3 mL/dL
CaO2 aumenta 1/3CaO2 aumenta 1/3
15. Descarga de O2 en los tejidos
• Conforme la sangre pasa desde las arterias hacia los capilares
sistémicos se expone a una PO2 más baja y el O2 se libera de la
Hb.
• La descarga está influenciada por:
Ph
PCO2
Temperatura sangre
Concentración de 2,3 DPG en los eritrocitos
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
17. Otros Factores que afectan el
transporte de O2
• Anemia
• Monóxido de carbono
• Óxido nítrico
• Hemoglobina fetal
• Metahemoglobina
• Mioglobina
• Hemoglobina S
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
18. Anemia
• Disminuye la cantidad de Hb, contenido arterial de O2, la
capacidad de transporte pero NO LA SATURACION
West J. Fisiología respiratoria. 7ma edición. 2005
19. Monóxido de carbono
• Gas incoloro, inodoro e insípido con afinidad 240 veces mayor
a Hb
• No permite la combinación O2 con Hb en el pulmón menor
entrega de O2 hacia los tejidos
No desencadena reflejo de tos
ni estornudos, ni aumento de la
ventilación ni dificultad
respiratoria
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
20. Óxido nítrico (NO)
• Hb actúa como transportador
NO como s-nitrosoHb (SON-Hb)
• Al unirse Hb con O2 forma S-
nitrosotiol
• Al liberar la Hb O2 libera NO ->
vasodilatador.
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
22. Metahemoglobina
• Es una hemoglobina con hierro en
estado férrico (Fe+++)
• Normalmente es menor al 3%
• Puede aumentar por: envenenamiento
por nitritos, fármacos oxidantes
( antimaláricos, Phenacetina,
anestésicos locales) o congénitas
(hemoglobina M)
• La metahemoglobina causa desviación a
izquierda de la curva de disociación de
HB.
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
23. Mioglobina
• Es una proteína Hem de células musculares
• Consta de una cadena polipeptídica única fija a un grupo
Hem, permite unirse a 1 molécula de O2
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
24. •
•
forma en media luna o “falciforme”.
•
tienen una tendencia a pegarse una a otra, lo que aumenta la viscosidad de
Hemoglobina S
25. Cianosis
• Es un signo de inadecuado transporte de O2
• Se produce cuando existe más de 5grHb/100ml de sangre
arterial en el estado de desoxihemoglobina
• Coloración azulada de piel, uñas y mucosas
• Su ausencia no excluye hipoxemia
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
27. Transporte de CO2
• El metabolismo de un adulto de 70 kg, en reposo produce 200
a 250 ml CO2 cada minuto.
• Con un gasto cardíaco de 5 lt / min, cada 100 ml de sangre
que pasa a través de los pulmones debe descargar 4 a 5 ml de
dióxido de carbono.
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
28. CO2 disuelto
• CO2 es 20 veces más soluble en el plasma y en
eritrocitos que el O2.
• Aproximadamente 0,0006 mL CO2 / mm Hg PCO2 se
disolverá en 1 mL de plasma a 37ºC
• 100 ml de sangre a una PCO2 de 40 mmHg,
contienen alrededor de 2.4 ml de CO2
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
29. Transporte como compuesto
carbamino
• Dado que la proteína en mayor concentración en la sangre es la globina de
la Hb carbaminohemoglobina.
• La desoxihemoglobina puede unirse a más CO2 como compuestos
carbaminos que la oxihemoglobina
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
30. Transporte como bicarbonato
• El dióxido de carbono puede combinarse con el agua para
formar ácido carbónico, que luego se disocia en un ion
hidrógeno y un ion bicarbonato.
• Reacción es lenta en el plasma pero muy acelerada en el
eritrocito 13.000 veces más rápida
Tausing Landau, Pediatric Respiratory Medicine, 2da edición,2008
31. Curva disociación CO2
Curva hacia la derecha a >
saturaciones
OXIHEMOGLOBINA
Cuanto menor es la
saturación de la Hb por el
O2 mayor será la [CO2] para
una PCO2 dada
Curva hacia la derecha a >
saturaciones
OXIHEMOGLOBINA
Cuanto menor es la
saturación de la Hb por el
O2 mayor será la [CO2] para
una PCO2 dada
Curva fisiológica
Levitzky M. Pulmonary physiology, 8va edición, 2013
West J. Fisiología respiratoria. 7ma edición. 2005
32. Efecto Bohr
• Los iones hidrógeno liberados
por la disociación del ácido
carbónico y la formación de
compuestos carbamino se
unen a residuos de
aminoácidos específicos en las
cadenas de globina y facilitan
la liberación de oxígeno a
partir de la hemoglobina.
Christian Bohr, who was credited with the
discovery of the effect in 1904.
33. Efecto Haldane
• Ocurre en los capilares pulmonares
cuando la elevada concentración de
O2 hace que se reduzca la afinidad de
la Hb por el CO2. Esto desplaza la
curva a la izquierda aumentando la
afinidad por el O2 hasta 500 veces .
John Scott Haldane in 1902
34. Conclusiones
• La hemoglobina es el principal transportador de oxígeno .
• La curva de disociación de la Hb describe la reacción reversible del O2 con
la Hb y es la que permite la entrega de O2 hacia los tejidos.
• El CO2 se transporta disuelto, en compuestos carbaminos y como
bicarbonato principalmente
• El aumento de CO2, temperatura así como el PH bajo desvían la curva
hacia la derecha disminuyendo la afinidad Hb-O2, lo cual es beneficioso
en algunas situaciones clínicas.
Editor's Notes
Mucho mas O2 se transporta con la hb que el que esta disuelto en sangre
Sin Hb el sistema CV no podría suministrar O2 suficiente para satisfacer las demandas de los tejidos
El oxígeno se difunde a través de la interfase alveolocapilar. Debe primero, por lo tanto, pasar de la fase gas a la fase líquida, de acuerdo con la ley de Henry
Contenido de O2 en la sangre se expresa en ml O2 por 100ml sangre (volumen porcentual)
La Hb es una molécula compleja, estructura tetramérica
Peso molecular de aproximadamente 64.500 kd
4 cadenas polipeptídicas enlazadas (globina)
Cada globina unida a un grupo de protoporfirina (Heme)
Cada Heme tiene un átomo de hierro Fe+2 en su centro y puede unirse a una molécula de O2
Esta rapidez es la que permite que se libere O2 hacia los tejidos
Flujo en el que el oxigeno es transportado de los pulmones a la microcirculación.
Ejemplo: niño con asmatico con retencion CO2, asociado hay una fenommeno de hipoventilavion.
La relación entre la PO2 del plasma y el porcentaje de saturación de hemoglobina se muestra gráficamente como la curva de disociación de la oxihemoglobina.
La union de moleculas de O2 facilita la union de la siguiente (cooperatividad)
La PO2 en los capilares varia de un tejido a otro es muy baja en algunos como miocardio y mas alta en otros en la corteza renal
Disfosfoglicerato
Producto final del metabolismo de los GR,.
En hipoxia crónica ↑ su producción (altura, enfermedad pulmonar crónica).
Sangre almacenada en bancos de sangre tiene concentraciones muy bajas de 2,3-DPG.
TBQ y áreas urbanas tienen pequeñas cantidades de COHb en sangre en adultos sanos 5 a 8%
NO fumador rural tiene 1%
Sintomatico 10-30% cefalea, mareo, debilidad, náusea, confusión, desorientación y trastornos visuales.
>50 %: convulsiones, coma y paro cardio-respiratorio
La PO2 fetal es mucho más baja que en el adulto; la curva está ubicada apropiadamente para este rango de operación, más aún, la mayor afnidad de la HbF por el oxígeno respecto a la hemoglobina materna promueve el transporte de oxígeno a través de la placenta al mantener el gradiente de difusión.
Estructuralmente es similar a la una subunidad de Hb
La alteración en la hemoglobina S es debido a la alteración del gen que codifica a la cadena β de la hemoglobina. De las cuatro cadenas polipeptídicas que forman la hemoglobina (dos alfa y dos beta), las alfa son idénticas a las de la hemoglobina normal (hemoglobina A), pero existe una alteración en las cadenas beta. Estas tienen un aminoácido ácido glutámico que es sustituido por valina en la posición 6 de la cadena polipeptídica de globina beta, que conduce a la producción de una hemoglobina funcionalmente defectuosa, la hemoglobina S
Pcte anemico puede no tener suficiente Hb para parecer cianotico
Policitemia podrian estar cianoticos sin tener hipoxemia