Fisica de los Gases PDF - Instituto CAM

TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM FISICA DE LOS GASES...

TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM FISICA DE LOS GASES ORIGEN DEL RITMO RESPIRATORIO DIFUSION DE GASES A TRAVES DE MEMBRANAS TRANSPORTE DE GASES EN SANGRE UNIDAD 5 TIEMPO LIBRE Y DEPENDENCIA TRABAJO Y ECONOMICA DEL ADOLESCENTE TIEMPO LIBRE Un grupo de jóvenes amigos del barrio y sus novias deciden pasasdasd PROMOCION DE LA SALUD viajar a Jujuy de “mochileros”. En Humahuaca, algunos de los viajeros sienten que les falta el aire y se les hace dificultoso continuar el camino cargando los pertrechos. En esta situación INSTITUTO CAM se plantean como continuar pues no habían contemplado esta Calle Córdoba 2736 contingencia. Rosario Argentina Facebook/cam.medicina5 INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Tel: 0341 -4380920 Página 1 0341 152166867 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM FISICA BIOLOGICA: CONTENIDOS UP5 FISICA BIOLOGICA: C LEYES FISICAS APLICADAS AL SISTEMA PULMONAR Ley de Poiseuille La ley de Poiseuille tiene aplicación en la ventilación pulmonar al describir el efecto que tiene el radio de las vías respiratorias sobre la resistencia del flujo de aire en dirección a los alveolos. De ese modo, si el radio de los bronquiolos se redujera por la mitad, la ley de Poiseuille predice que el caudal de aire que pasa por ese bronquiolo reducido tendría que oponerse a una resistencia 16 veces mayor, siendo que la resistencia al flujo es inversamente proporcional al radio elevado a la cuarta potencia. Tensión superficial La tensión superficial es un determinante importante de la elasticidad pulmonar, que no está ligado a elementos estructurales sino que es una fuerza física presente en la superficie o interfase de contacto líquido-aire. Actúa sobre las moléculas superficiales del líquido, atrayéndolas entre sí y hacia su centro geométrico, lo que explica por qué las gotas de agua o de mercurio tienden a la forma esférica. Cada alvéolo está internamente cubierto de una película de agua, la cual se comporta como una burbuja que, por acción de la tensión superficial en la interfase líquido-aire, tiende a achicarse y colapsar. Según la ley de Laplace, la presión necesaria para impedir el colapso de una burbuja se describe con la siguiente ecuación: 2T Presión = r De ella se desprende que si aumenta la tensión superficial (TS), que favorece el colapso, se necesita mayor presión para impedirlo, mientras que si aumenta el radio (r), que tiene una relación inversa, disminuye la tendencia al colapso. Esto explica que, en alvéolos bien inflados, se necesite una pequeña presión para impedir el colapso; en cambio, en los alvéolos de radio reducido, como sucede normalmente en el recién nacido y en los alvéolos basales del adulto o en algunas condiciones patológicas (hipoventilación, edema alveolar), es considerablemente mayor la presión positiva intraalveolar o negativa perialveolar necesaria para distender esos alvéolos y mantenerlos distendidos. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 2 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM En un pulmón sin surfactante, la presión por tensión superficial de un alvéolo con radio pequeño es mayor que la de uno de radio mayor, lo que determina inestabilidad pulmonar, ya que los alvéolos pequeños tienden al colapso, vaciándose hacia los de mayor tamaño. En condiciones normales esto no ocurre, ya que en los alvéolos de menor radio el surfactante está más concentrado, motivo por el cual la tensión superficial de éstos disminuye, lo que estabiliza al pulmón. La tensión superficial del líquido pulmonar es menor que la del agua o la del plasma, lo que obviamente facilita la distensión del pulmón. Esto se debe a la presencia de una sustancia tensoactiva o surfactante, que se dispone entre las moléculas del líquido en la superficie alveolar, disminuyendo la tensión superficial. Al disminuir el radio del alvéolo estas moléculas se concentran, con lo que baja aún más la tensión superficial. De esta manera, la presión necesaria para mantener distendidos los alvéolos resulta relativamente constante dentro de una amplia gama de radios alveolares, con la consiguiente estabilización alveolar. La acción del surfactante es similar a la del jabón que se agrega al agua para el juego de hacer pompas o globos con un tubo y agua jabonosa. El surfactante es producido por los neumocitos tipo II del epitelio alveolar y sus principales elementos activos son fosfolípidos. En el nivel corriente de ventilación, la tensión superficial representa más del 50% de las fuerzas elásticas y es aún más importante en las primeras respiraciones del recién nacido. Cuando falta el surfactante por prematuridad, se produce una grave condición, llamada distrés respiratorio del recién nacido, con colapso alveolar difuso. Este efecto de la tensión superficial sobre la curva presión-volumen se ilustra en la Figura 2-15: la curva A corresponde a un pulmón normal con suractante y distendido con aire; la curva B es la del mismo pulmón pero lleno con suero, y la C a un pulmón depletado de surfactante y lleno con aire. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 3 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM La Contribución del surfactante a la elasticidad pulmonar. La curva a muestra la relación presión-volumen que se obtiene al inflar con aire un pulmón con sufactante normal, con lo cual se produce una interfase aire-surfactante en los alvéolos. La curva b es la relación presión-volumen de un pulmón inflado con suero fisiológico, en la cual no existe interfase aire-líquido donde actúe la tensión superficial, por lo que sólo representa las propiedades elásticas del tejido pulmonar. La curva c en cambio es la de un pulmón al que se ha removido el surfactante antes de inflarlo con aire. En este caso la interfase a nivel alveolar está constituida por aire-agua, con una alta tensión superficial, por lo cual el pulmón es mucho más rígido que aquel con una tensión superficial disminuida por la presencia de surfactante. Se puede observar que: a) Las presiones necesarias para distender el pulmón con aire son muy superiores a las que se necesitan para hacerlo con suero fisiológico. Esta diferencia se debe a la tensión superficial, que se desarrolla en la interfase aire-líquido y no en la interfase líquido-líquido. b) La presión de colapso de la interfase aire-líquido se reduce considerablemente cuando existe surfactante en el líquido alveolar. A volúmenes pulmonares altos, la elasticidad pulmonar se va acercando a su límite, por lo que se requieren presiones mayores para lograr un mismo cambio de volumen. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 4 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM Intercambio gaseoso Leyes físicas de los gases Las moléculas de un gas están en continuo movimiento al azar y cuando golpean contra las paredes de un recipiente, producen presión. De experimentos realizados se dedujo la ecuación de estado de un gas ideal: P.V = n.R.T donde P es la presión, V el volumen, n el número de moles, T la temperatura y R la constante universal de los gases. Para un número fijo de moles la ecuación se reduce: P.V = constante a temperatura constante, llamada Ley de Boyle. El producto de presión por volumen tiene las dimensiones de energía, lo que significa que la energía por mol es una función exclusiva de la temperatura. Ley de las presiones parciales (Ley de Dalton) Cada gas en una mezcla ejerce una presión de acuerdo con su propia concentración. La presión de cada gas se denomina presión parcial. La presión total es la suma de las presiones parciales de todos los gases presentes. La ley de Dalton es: P = p1 + p2 + p3… donde P es la presión total y pi es la presión parcial de un gas dada por xi (fracción molar del gas).P. El aire atmosférico está formado por 21% de O2 y 78% de N2 y 1% de otros gases. A nivel del mar la presión atmosférica es de 760 mm Hg. La presión parcial de O 2 es 159 mm Hg y la de nitrógeno de 593 mm Hg. A nivel bronquial al aire inspirado se suma otro gas, que es el vapor de agua, el cual a 37º ejerce una presión de 47 mm Hg y ocupa el 6% del volumen, reduciendo el aire seco al 94%, con una presión de 713 mm Hg. Difusión de O2 y CO2 La función de la ventilación es mantener una alta presión de O 2 y una baja presión de CO2 alveolares, mientras que la función del flujo de sangre es transportar estos compuestos tisulares a los capilares pulmonares. Un tercer proceso es la difusión de ambos gases a través de la membrana alveolo-capilar. Este proceso es pasivo, entre una fase gaseosa y una fase liquida. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 5 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM Según la Ley de Henry el volumen de gas disuelto en un líquido es proporcional a su presión parcial: C x = α. px donde Cx es la concentración del gas en el líquido, α es la constante de solubilidad del gas en el líquido y px es la presión parcial del gas. Difusión en medios gaseosos Las moléculas de los gases están constantemente moviéndose al azar. La concentración de gas entre dos regiones tiende a igualarse (Ley de Fick). En este caso es más conveniente hablar de presiones parciales. La difusión de un gas entre dos puntos depende de la diferencia de presión parcial entre esos puntos: V = D. ∆C donde V es el flujo del gas en medio gaseoso, D es el coeficiente de difusión y ∆p la diferencia de concentración. Como la difusión depende de la agitación térmica es proporcional a la temperatura (T) y al área seccional transversal (A) e inversamente proporcional a la distancia a recorrer (d). Además las velocidades de difusión presentan una relación inversamente proporcional a la raíz cuadrada de los pesos moleculares (PM). Si tenemos en cuenta la difusión en medios acuosos, es necesario aplicar la ley de Henry. Reemplazando esto en la ecuación anterior queda: V= Es decir, el volumen de un gas que se mueve a través de una lámina de tejido por unidad de tiempo (V), es directamente proporcional a la diferencia de presión parcial, el área de la lámina, la temperatura y a la solubilidad e inversamente proporcional a la raíz cuadrada del PM del gas en cuestión, al espesor de la lámina y la viscosidad del medio. Si comparamos la difusión del O2 y del CO2, hallamos que este último tiene una gran ventaja, porque la difusión a través de la barrera alveolo-capilar se produce entre dos medios acuosos. Dado que la solubilidad del CO2 es 24 veces mayor que la del O2, la concentración es mayor. El CO2 difunde un 20% más lentamente en virtud de su alto PM, dando por resultado una tasa de difusión 20 veces mayor que la de O2. Pero la ∆p para el O2 es 10 veces superior a la del CO2. Resultando de todas las diferencias anteriores se desprende que el CO2 difunde 2 veces más rápido que el O2. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 6 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM Efecto de la altura elevada Aproximadamente a 5000 m la presión atmosférica es la mitad de la normal y, reducida la presión de vapor de agua, resulta un valor de PO2 excesivamente bajo en el alveolo, que no basta para saturar la hemoglobina. A altitudes mayores, la presión parcial de oxigeno se hace tan baja que exige el suministro de oxígeno complementario. Cuando se habla de la hipoxia causada por una presión atmosférica baja, debe hacerse una clara diferenciación entre: 1) la exposición subida a una presión baja; 2) la exposición durante varias semanas: y 3) la exposición permanente. En general, la tolerancia a la gran altura aumenta con la duración de la estadía como resultado del proceso de aclimatación. Curva de disociación del oxigeno El oxígeno forma una combinación fácilmente reversible con la hemoglobina para dar oxihemoglobina. La cantidad de oxigeno transportada por la hemoglobina aumenta rápidamente hasta PO2 de aproximadamente 50 mm Hg, pero con una PO2 más alta la curva se torna mucho más plana. La cantidad máxima de oxigeno que puede combinarse con la hemoglobina se denomina capacidad de oxígeno. En la molécula de hemoglobina la combinación del primer hemo con oxígeno incrementa la afinidad del 2º hemo y su oxigenación incrementa la afinidad del 3º, etc, de manera que la afinidad de la hemoglobina para la cuarta molécula de oxigeno es muchas veces mayor que para la primera, lo que hace que la curva se torne sigmoide. Cuando la hemoglobina capta oxígeno, las dos cadenas β se acercan y cuando es cedido se apartan. La forma sigmoidea tiene varias ventajas fisiológicas. La ventaja en la parte superior es que las pequeñas disminuciones de la PO2 apenas pueden afectar el contenido de oxigeno de la sangre arterial y en la parte inferior la ventaja es que los tejidos periféricos pueden extraer gran cantidad de oxigeno con solo una pequeña disminución de la PO2 capilar. La posición de la curva se puede desviar hacia la derecha con una caída del pH y un aumento de la PCO2 y la temperatura y hacia la izquierda por cambios opuestos. Esto es porque la PCO2 genera el efecto Bohr, disminuyendo el pH y con el aumento de la concentración de H+ se altera la configuración de la Hb reduciendo la accesibilidad del oxígeno a los grupos hemo. La consiguiente desviación hacia la derecha produce un aumento de la descarga de oxígeno en un capilar histico. Una medida útil de la posición de la curva de disociación del oxígeno es la PO2 para una saturación con oxígeno del 50%, conocida como la P50. El valor normal para la sangre humana es de 26 mm Hg con PO2 de 40 mm Hg, pH de 7,4 y temperatura de 37º. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 7 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM FISIOLOGIA: CONTENIDOS UP5 Función ventilatoria e intercambio gaseoso del pulmón El ser humano y otros organismos superiores necesitan de los aparatos cardiovascular y respiratorio para aportar a las células los principios nutricios y O 2 y para retirar productos de desecho y CO2. Las funciones primarias del pulmón es la de arterializar la sangre venosa que llega desde el lado derecho del corazón. El proceso de arterialización, es decir la captación de O2 y eliminación de CO2, en el pulmón se cumple mediante el intercambio gaseoso, que comprende varios pasos: -Ventilación: proceso cíclico de inspiración y espiración en el que se entrega el aire a los a los alvéolos y el que se extrae de ellos. -Difusión: es el intercambio gaseoso a través de la membrana alvéolo-capilar. -Flujo sanguíneo pulmonar, es el que retira a los gases del pulmón. -Concordancia de la ventilación y del flujo sanguíneo (relación ventilación- perfusión), en diversas regiones del pulmón para impulsar un intercambio gaseoso eficiente. Difusión de gases Es el intercambio gaseoso, mediante un proceso de difusión simple y que se realiza en la membrana alvéolo-capilar. -Ley de Dalton: en toda mezcla de gases cada gas ejerce una presión en relación con su propia concentración, no dependiendo de los otros gases. A la presión de cada gas se la denomina presión parcial. La presión atmosférica, es la suma de las presiones parciales que hay en la mezcla. PATM = Px + PY + PZ Cada presión parcial se mide por la presión atmosférica y la concentración fraccional de los gases, por ejemplo: PO2 = PATM x FO2 159 mmHg = 760 mmHg x 20,9% Este resultado es a nivel del mar; la presión atmosférica disminuye con la altura, significando que existe poco O2 disponible. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 8 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM Las moléculas de los gases se distribuyen el azar en un espacio dado hasta que la presión parcial se equilibra en todo el espacio. El proceso por el que un gas pasa de una región de alta presión parcial a otra de baja presión, se llama difusión. Para esto se establece, la ley de Graham, la que indica que la velocidad de difusión de las moléculas gaseosas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su densidad. Es decir, un gas de bajo peso molecular difunde más rápido que un gas de peso molecular más alto. Dentro de los pulmones el O2 y CO2 difunden entre el aire de los alvéolos y la sangre, es decir entre un gas y un líquido. Este movimiento es regulado por la ley de Henry, que establece que la cantidad de un gas que se disuelve en un líquido es proporcional a: *La presión parcial del gas. *La solubilidad del gas. Los gases difunden en solución de la misma manera que en la fase gaseosa, es decir que el gas pasa de una región de presión parcial más alta a otra de presión parcial más baja. Los gases atraviesan la barrera alvéolocapilar mediante difusión simple de acuerdo a la ley de Fick, que dice que el volumen de gas que difunde en la unidad de tiempo a través de una barrera de tejido es directamente proporcional a la superficie, a la constante de difusión y a las diferencias de presión parcial a través del tejido e inversamente proporcional al espesor del tejido. Estructura de la membrana: °Surfactante. °Neumonocito tipo I. °Membrana basal del neumonocito. °Membrana basal del capilar. °Endotelio capilar. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 9 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM Transferencia de O2 y CO2 Las PO2 y PCO2 alveolares son de 100 a 104 y 40 mmHg respectivamente. La sangre que entra en el capilar pulmonar (sangre venosa mixta) tiene una PO2 de 40 mmHg y una PCO2 de 46 mmHg. Al entrar la sangre venosa mixta en los capilares existe un gradiente de difusión de O2 (diferencia de presión parcial entre el alvéolo y la sangre) muy grande, en comparación con el CO2. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 10 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM La difusión de los dos gases sigue el gradiente de concentración hasta que las respectivas presiones parciales se equilibran (presión parcial en el capilar = presión parcial en el gas alveolar). El equilibrio se alcanza más rápido para el CO2.El motivo por el que el CO2 se equilibra antes, a pesar de que el gradiente de presión parcial es menor, se debe a su mayor difusibilidad, que es unas 20 veces la del O2. El intercambio eficiente depende de varios factores incluyendo el área de superficie, el gradiente de presión parcial y el flujo de aire y sangre. En el coeficiente de difusión aclara los factores siguientes: Área x T° x solubilidad del gas CD = PM x espesor de la membrana x viscosidad Relación ventilación-perfusión: El acoplamiento entre la ventilación y la perfusión facilita que el intercambio sea eficiente. Esto se logre manteniendo el flujo aéreo proporcional al flujo sanguíneo capilar pulmonar. Cuando el flujo de aire a través de un bronquio está restringido como ocurre cuando está bloqueado por moco, la baja PO2 resultante ocasiona la vasoconstricción local de las arteriolas. Esta respuesta lleva la sangre hacia otros alvéolos que tienen alto flujo, y así tiene n más O2 disponible para ser tomado por la sangre. En regiones con alto flujo de aire comparado con su aporte sanguíneo, la elevada PO2 resultante determina la vasodilatación local de las arteriolas, esto brinda más sangre al alvéolo, permitiendo a la sangre tomar abundante O2. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 11 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM Como las arteriolas responden a cambios en la PO2, los bronquiolos por otro lado responden a cambios en la PCO2. Cuando el flujo de aire en un bronquiolo es menor, la PCO2 se eleva. El bronquiolo responde dilatándose y así elimina el exceso de CO2 del alvéolo. Cuando el flujo aéreo en el bronquiolo es alto comparado con el flujo sanguíneo, la pCO2 disminuye. Los bronquiolos luego se contraen, reduciendo el flujo de aire que así se vuelve proporcional al flujo sanguíneo local. Durante la respiración externa el acoplamiento ventilación-perfusión mantiene el flujo de aire y de sangre en proporciones apropiadas para un intercambio eficiente de gases. Durante la respiración interna, el O2 difunde desde el capilar sistémico hacia dentro de la célula. El CO2 difunde desde dentro de la célula hacia los capilares sistémicos. Dentro de los factores que influyen en el intercambio de gases durante la respiración interna son: ° El área de superficie disponible, que varía de a lo largo del cuerpo. ° Los gradientes de presiones parciales. ° La velocidad de la sangre en un tejido específico. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 12 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM Transporte de gases por la sangre Transporte de O2 El O2 difunde desde el alveolo al capilar pulmonar, donde es transportado por la sangre para ser utilizado en los tejidos. En la sangre se encuentra de dos formas: una pequeña porción (menos del 2%) se halla disuelta en el plasma y el líquido intracelular del glóbulo rojo; el resto se encuentra combinado químicamente con la hemoglobina. O2 disuelto La concentración de O2 disuelto en la sangre está determinada por la PO2 y por el coeficiente de solubilidad del O2. A 37º este coeficiente es de 0,003 ml O2/dl de sangre y con una PO2 de 100 mm Hg, la concentración de O2 disuelto es aproximadamente 3 ml O2/ l de sangre. Si la sangre no contuviera Hb y los tejidos fueran solo perfundidos por el plasma, el flujo de O2 a los tejidos en un individuo con un VMC de 5 l seria 15 ml O2/min, lo que es suficiente para abastecer el 6% del consumo de O2 basal. Transporte de O2 por la Hb La Hb es una proteína compleja de alto peso molecular formada por 4 cadenas de aminoácidos. La Hb humana posee 2 cadenas α y dos cadenas β. Cada una de las cadenas contiene un grupo hemo que posee un átomo de hierro, el cual se puede combinar reversiblemente con el O2. El hierro se mantiene en estado ferroso (Fe2+) ya que en forma férrica la oxidación es irreversible, pasándose a llamar metahemoblobina. La cantidad máxima de O2 que puede transportar 1 g de Hb es 1,39 ml O2. En la práctica este volumen es menor, ya que normalmente la sangre contiene una proporción pequeña de metahemoglobina, acercándose a un valor de 1,34 ml O2/g Hb. La concentración normal de Hb es de 15 g/dl de sangre, por lo que el volumen de O2 será de 200 ml O2/ l sangre. Si el VMC es de 5 l/m, la cantidad de O2 suministrada por la Hb es de aproximadamente 1000 ml O2/ min. Si los requerimientos metabólicos son basales, el consumo de O2 será de 250 ml/min, lo que significa que el resto de O2 retorna a los pulmones por la sangre venosa y constituye una reserva funcional que puede ser utilizada en caso de que las necesidades metabólicas aumenten. La combinación de la Hb con el O2 no es una función lineal de la PO2 y la forma que adopta esta relación es la curva de la disociación de la oxihemoglobina. La forma INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 13 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM característica de la curva se debe al proceso de interacción entre los grupos hemo, por el cual su combinación con el O2 aumenta la afinidad para el O2 de los grupos hemo restantes. A valores bajos de PO2 la curva es empinada y a valores más altos la curva es aplanada. La curva tiene importancias funcionales: por un lado diferencias sustanciales en porción aplanada de la curva a valores altos de PO2, producirán cambios relativamente pequeños en el porcentaje de saturación de O2; y por otro lado la pendiente empinada a valores reducidos, favorece la transferencia de O2 a los tejidos. Factores que influyen en la afinidad de la Hb Otra característica es que la afinidad de la Hb por el O2 varía de acuerdo con las condiciones del medio que rodea a la molécula de Hb. Los factores más importantes en la regulación de la afinidad de la Hb por el O2 son el pH, la PCO2 y la temperatura de la sangre, aso como la concentración de 2,3-difosfoglicerato en el interior del glóbulo rojo. En general los efectores que modifican la afinidad lo hacen por medio de su combinación con aminoácidos de la Hb. El efecto del pH se produce por medio de la combinación del ion H+ en diversos sitios de la molécula de Hb, principalmente en la histidina. Una disminución del pH disminuye la afinidad de la Hb por el O2 y determina que la curva de disociación de la oxihemoglobina se desplace hacia la derecha. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 14 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM El CO2 afecta la afinidad de la Hb por el O2 por medio de dos mecanismos: por un lado se combina con los terminales N de la valina y además cambia la concentración de H+. Este efecto se denomina efecto Bohr. Cundo aumenta la PCO2, la afinidad de la Hb disminuye. Un aumento de la temperatura disminuye la afinidad de la Hb. El 2,3 difosfoglicerato es un intermediario en el flujo glucolitico que se encuentra en el glóbulo rojo en concentraciones más elevadas que en las otras células. Un aumento de este compuesto produce una disminución de la afinidad de la Hb por medio de su combinación con las cadenas β. La concentración de este compuesto es modificada por el pH. Significado funcional de los cambios de afinidad de la Hb El ejercicio físico es un ejemplo útil para ilustrar el efecto de los cambios en la P 50. El ejercicio aumenta la PCO2 de los tejidos y el pH disminuye a causa de este aumento y también del incremento del flujo glucolitico. A estos cambios se les agrega el aumento de temperatura. Todos estos factores conducen a una elevación de la P50 de la sangre que circula por los capilares de los músculos activos, lo que hace que disminuya la afinidad de la Hb y se libere más O2. A nivel de los pulmones la oxigenación de la Hb no cambia debido a que el aumento de la ventilación mantiene la PCO2 a nivel normal y tiende a disminuir la temperatura de la sangre. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 15 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM Utilización de O2 en los tejidos Los tejidos no consumen todo el O2 suministrado. El O2 que no es consumido retorna al pulmón con la sangre venosa. La diferencia entre el flujo transportado a los tejidos y el flujo que retorna de los tejidos es la cantidad de O2 consumida. Transporte de CO2 por la sangre El CO2 difunde de las células hacia los capilares que perfunden los tejidos y es transportado por el plasma y los glóbulos rojos a los pulmones, donde es eliminado con el aire espirado. Cuando el CO2 difunde de los tejidos a la sangre, una fracción de él permanece disuelta en el plasma y los líquidos del glóbulo rojo. Debido a su alta solubilidad, la concentración del CO2 disuelto en la sangre es aproximadamente 10 veces mayor que la del O2 disuelto. Parte del CO2 se combina con el agua. Esta es una reacción reversible; en los tejidos donde el CO2 difunde hacia la sangre la reacción se desplaza hacia la derecha, mientras que lo hace hacia la izquierda en los pulmones. La primera parte de la reacción es la hidratación/deshidratación del CO2. La segunda es la disociación/reconstitución del ácido carbónico. Esta reacción es mucho mayor en el glóbulo rojo que en el plasma INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 16 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM debido a que posee anhidrasa carbónica que aumenta la velocidad 500 y porque la cantidad de CO2 que entra en la reacción en el glóbulo rojo es mucho mayor que en el plasma. Cuando el H2CO3 se disocia, el H+ producido es atrapado por los grupos amortiguadores de la Hb. En contraste los grupos amortiguadores de las proteínas plasmáticas son menos eficaces. Esto determina que la cantidad de HCO3- producida por unidad de tiempo sea mayor en el glóbulo rojo, lo que origina un gradiente de concentración y determina que difunda hacia el plasma. Esta difusión ocasiona un déficit de cargas negativas en la célula que es equilibrado por la entrada de Cl-. Los mismos procesos ocurren en sentido opuesto cuando la sangre llega a los pulmones. Otra característica que favorece el transporte de CO2 es el llamado efecto Haldane, opuesto al efecto Bohr. Así como el cambio del pH del medio modifica la afinidad de la Hb por el O2, el cambio de la oxigenación de la Hb modifica el estado de disociación de sus grupos amortiguadores. Cuando la Hb cede O2 a los tejidos, la disociación de los grupos amortiguadores se desplaza hacia la alcalinidad pudiendo aceptar más H+, lo que aumenta el volumen de CO2 que la sangre puede aceptar. El cambio opuesto en los pulmones favorece la eliminación de CO2. Una tercera forma de transporte de CO2 es la generación de compuestos carbamino con los grupos amino de la Hb y las proteínas plasmáticas. Esta es una reacción rápida que no requiere catalizador. Como la concentración de grupos amino en el plasma es mínima, la formación de compuestos carbamino es de poca importancia. En el glóbulo rojo es algo mayor y es influida por el estado de oxigenación de la Hb: su desoxigenación aumenta la formación de compuestos carbamino. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 17 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM Control respiratorio El ritmo básico o intrínseco de la respiración está determinado por conjuntos especiales de neuronas (centros) alojados en el tallo encefálico. Los centros que son absolutamente esenciales para mantener el ritmo respiratorio básico están en el bulbo raquídeo. Existen otros dos centros, situados en la protuberancia, que modifican el ritmo básico modulando el patrón de descargas intrínsecas en la región bulbar, los cuales son: -Centro apnéusico: se localiza en la región encefálica de la protuberancia. Este centro emite la señal que, en condiciones normales, pone fin a la inspiración (interruptor inspiratorio) y su estimulación ocasiona apneusis, en que se producen grandes bloqueadas inspiratorias o espasmos inspiratorios. -Centro neumotáxico: también se encuentra en la protuberancia, y lo mismo que el apnéusico modula al centro bulbar. La estimulación del centro neumotáxico acelera la frecuencia respiratoria y su función consistiría en modular las descargas de las neuronas inspiratorias y espiratorias. -Centro bulbar: el modelo que se acepta consiste en grupos de neuronas cuya interacción origina el ritmo respiratorio. Un grupo de neuronas (grupo A, respiratorio dorsal) ubicado bilateralmente en el núcleo del tracto solitario, contiene neuronas motoras que llegan al centro motor del nervio frénico (C3-C5) y de los nervios intercostales (T1-T8), recibiendo estímulos de quimiorreceptores. El grupo B (respiratorio ventral) es parte del núcleo ambiguo y envía axones a lo largo de la medula para inervar a los músculos accesorios de la inspiración, recibiendo información de los receptores de estiramiento del pulmón. Estos dos grupos se pueden considerar el centro inspiratorio. El grupo C está localizado en la zona ventral del núcleo ambiguo y su estimulación tiene un efecto inhibitorio sobre el grupo A, por lo que la inhibición periódica formaría la base del ciclo respiratorio. Un cuarto grupo denominado grupo P recibiría señales de los centros superiores, pudiendo estimular al grupo C. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 18 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM Receptores Receptores pulmonares La información nerviosa procedente de los receptores pulmonares se transmite al tallo encefálico para modificar la ventilación. Los receptores pulmonares se dividen en tres tipos principales: receptores del estiramiento pulmonar, receptores de irritantes pulmonares y receptores de los capilares yuxtapulmonares o receptores J. Los receptores del estiramiento pulmonar están en las paredes de las vías aéreas lisas y se activan por estiramiento. Sus vías aferentes ascienden por el vago y, al estirarse, estos receptores mediante la inflamación de los pulmones, causan retardo de la frecuencia respiratoria. Este retardo de la frecuencia se cumple mediante una espiración prolongada que se conoce como reflejo de Hering-Breuer. Este reflejo también causa una aceleración de la frecuencia cardiaca, broncodilatación y vasoconstricción. Los receptores de irritantes pulmonares están en el epitelio de la vía aérea y se activan por las partículas (polvillo) y los irritantes químicos (gases nocivos) que llegan a las vías aéreas. Los receptores J están en las paredes de los capilares pulmonares y se demostró que son estimulados por la distorsión del intersticio, como por edema, congestión pulmonar y embolias aéreas, como así también por los bajos volúmenes pulmonares. El reflejo que generan los receptores J desarrolla hipotensión, bradicardia y disnea (respiración laboriosa). Quimiorreceptores Además del control nervioso, la ventilación pulmonar se halla bajo control químico, es decir, por los niveles de CO2, H+ y O2. Los cambios que se presentan en estas tres sustancias de la sangre son captados por quimiorreceptores que se hallan en el centro y en la periferia. Centrales Los receptores centrales son los quimiorreceptores bulbares, que están junto a las neuronas espiratorias e inspiratorias en la superficie ventrolateral del bulbo raquídeo, que suscitan una potente estimulación de la ventilación. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 19 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM Periféricos Estos receptores están en el cayado aórtico y en el seno carotídeo. Responden con rapidez y son estimulados por el CO2, el O2 y pH de la sangre. De ambos receptores, los carotídeos son casi los únicos responsables de los cambios de la ventilación. Los cuerpos carotídeos transmiten impulsos al centro bulbar por el nervio del seno carotídeo y el nervio glosofaríngeo; esto causa una modificación del VC y de la frecuencia respiratoria. El carotídeo es estimulado por la baja PO2 (hipoxia), el bajo pH y la alta PCO2 (hipercapnia). Los quimiorreceptores carotídeos estarían destinados a prevenir la hipoxia en los tejidos y no a regular la respiración. El cuerpo carotídeo no es tan sensible al O2 como a la [H+] y al CO2, porque la PO2 debe disminuir hasta unos 50 mmHg para que se produzca un aumento dramático de la respiración. El estímulo más potente para la respiración es el CO2; es que a diferencia del O2 y la [H+] arteriales, actúa al mismo tiempo sobre los quimiorreceptores bulbares y periféricos para estimular la ventilación. De ambos receptores el bulbar es el más sensible al CO2. El bajo CO2 surte un efecto contrario al alto CO2 porque deprime la respiración. El efecto depresor del bajo CO2 puede llegar a anular al impulso hipóxico o acidótico que tiende a estimular la ventilación. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 20 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM ANEXO CORRESPONDIENTE A LA UP5 Mal agudo de la montaña El mal agudo de montaña (MAM), llamado coloquialmente mal de altura, mal de páramo, soroche, apunamiento o puna, es la falta de adaptación del organismo a la hipoxia (falta de oxígeno) de la altitud. La gravedad del trastorno está en relación directa con la velocidad de ascenso y la altitud alcanzada. De manera inversa estos síntomas normalmente desaparecen al descender a cotas más bajas. Ocurre normalmente a partir de los 2.400 metros de altitud, hasta la denominada «zona de la muerte» a los 8.000 metros de altitud. Suele aparecer a partir de exposición a la hipoxia y es más frecuente en menores de cincuenta años y en sujetos que residen habitualmente a menos de 900 m. de altitud. La principal causa de esta aflicción es la hipoxia (falta de oxígeno en el organismo). La presión atmosférica disminuye con la altura, lo que afecta a la biodisponibilidad del oxígeno, ya que los alvéolos pulmonares no son capaces de transportar la misma cantidad de oxígeno a la sangre que ante una situación de mayor presión. Aunque se sabe que la hipoxia es la causante del MAM, el mecanismo exacto por el que ésta lo provoca todavía es desconocido. La cantidad de oxígeno disponible para sostener la atención mental y psicológica disminuye conforme la altitud. La disponibilidad de oxígeno y nitrógeno, así como su densidad, van disminuyendo conforme aumenta la altitud. La deshidratación debido a una pérdida acelerada de agua en forma de vapor debido a la altitud puede contribuir a los síntomas del mal de altura. La rapidez con la que se asciende, la altura inicial, la actividad física, así como la susceptibilidad individual son factores que contribuyen a este malestar. El mal de altura se puede llegar prevenir subiendo de manera lenta. En la mayoría de los casos, los síntomas son temporales y usualmente se reducen conforme la aclimatización a la altura ocurre. Sin embargo, en casos extremos, el mal de la altura puede ser fatal Los síntomas incluyen: -Mareos -Cefalea (dolor de cabeza). -Náuseas y vómitos. -Falta de apetito. -Agotamiento físico. -Nerviosismo -Hipotensión -Trastornos del sueño, que pueden ser bien somnolencia o insomnio. También pueden presentarse episodios de disnea súbita nocturna (despertarse bruscamente con sensación de ahogo) debidos a la denominada respiración de Cheyne– Stokes durante el sueño. Las manifestaciones más graves (y potencialmente letales) del mal agudo de montaña son el edema pulmonar de altitud y el edema cerebral de altitud. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 21 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM A efectos prácticos (en la montaña, por encima de los 2.500 msnm) la aparición de cualquiera de los síntomas anteriores que no puedan explicarse por otras razones debe considerarse como MAM y actuar en consecuencia: dejar de ascender y, si los síntomas no mejoran, bajar, perder altitud lo antes posible al menos hasta la cota donde no se presentaban síntomas. El diagnóstico del MAM es clínico, esto es, basado en la apreciación «general» del estado del sujeto ya que no existe ningún síntoma que, por sí solo lo identifique inequívocamente. Generalmente se recurre a tablas de síntomas, cada uno de ellos con distinta puntuación. Si la suma total de los puntos obtenidos supera determinado umbral se considera criterio diagnóstico de MAM, así como la gravedad de éste. El estado de forma o la preparación física, por excelentes que estos sean, no previenen el MAM en absoluto. Este puede producirse a cotas de tan solo 2.500 m. de altitud y se sabe que la susceptibilidad a padecerlo es inversamente proporcional a la edad del sujeto, probablemente debido a la madurez del sistema nervioso. Tampoco se recomienda el empleo de fármacos para prevenir el MAM, sino adaptarse progresivamente a la hipoxia de altitud mediante un proceso denominado aclimatación. Es muy importante tener en cuenta que, a pesar de seguir escrupulosamente un calendario de aclimatación, el MAM puede presentarse en cualquier momento. También es muy importante mantenerse perfectamente hidratado (beber al menos de cuatro a cinco litros de agua diarios) y una dieta variada rica en hidratos de carbono. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 22 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM PAIDOPSIQUIATRIA: CONTENIDOS UP5 TIEMPO LIBRE Y DEPENDENCIA ECONOMICA DEL ADOLESCENTE La dependencia se relaciona con debilidad, pasividad, inmadurez, sobretodo característico de mujeres, niños y personas desadaptadas. Muchos autores insisten en la distinción entre dependencia normal, apropiada a las circunstancias y dependencia patológica. El ser humano por ser social, es dependiente porque es algo imprescindible y útil. También se concibe la dependencia como incapacidad de resolver problemas propios de la edad, lo contrario que madurez: saber hacer lo que corresponde a la edad. En psicología se concibe un concepto de dependencia muy cercano al de inmadurez, lo cual significa que en la medida en que seas independiente serás maduro y autónomo. Hacen falta tres tipos de independencia para ser maduro:  Independencia moral: criterios personales como guía de conducta.  Independencia social: no ser demasiado dependiente del cariño de los demás, saber buscar trabajo (En nuestra sociedad cada vez menor).  Independencia económica: Saber buscarse la vida (También cada vez menor). ¿Cuáles son las causas de la dependencia? Según una teoría, la dependencia es el resultado de la supergratificación del niño, o de todo lo contrario, de una gran frustración por un cambio brusco en la infancia como la pérdida de la madre. Esto genera una incapacidad de resolver problemas propios de la edad. La teoría de las relaciones padres- hijos dice que la superprotección paternal predice la dependencia en la adolescencia, y que el autoritarismo hace que desarrolle obediencia, al ser los padres quienes deciden por ellos también serán dependientes. También hay que ser cauto con exigir al niño conductas independientes no propias de su edad y para las cuales no está preparado porque provocaría un descenso de su autoestima, complejo de inferioridad y por tanto búsqueda de apoyo (dependencia). Efectos de la dependencia en la conducta social Son personas que percibieron no ser queridas en su infancia (no tiene por qué ser real, hay padres que no saben manifestarlo) y que han aprendido que hay que dar mucho para recibir algo a cambio. En las relaciones, estas personas toman una actitud pasiva, dejan que los demás tomen las riendas de su vida. Tienen una necesidad excesiva de que les orienten. Está demostrado que piden más ayuda de lo normal, por lo que suelen resultar un poco pesados. También son más perceptivos porque al necesitar más de los demás, también necesitan comprenderles más. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 23 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM La dependencia esté asociada a numerosos trastornos:  Depresión: Están muy relacionados, aunque no está clara cual de las dos es la causa de la otra, probablemente la dependencia que se origina antes.  Fobia a la escuela: En niños muy dependientes se da pánico al momento de separación de la madre para ir a la escuela.  Agorafobia: Son personas que dependen de los demás para salir a la calle.  Alcoholismo: Los alcohólicos se hacen muy dependientes.  Consumo de sustancias: El opio es el que genera más dependencia psicológica. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 24 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM MEDICINA Y SOCIEDAD: CONTENIDOS UP5 Niño, adolescente, salud y ejercicio En las antiguas civilizaciones el ejercicio formaba parte de los programas de enseñanza-aprendizaje. Cultura y deporte unidos, participaban en la antigüedad en la formación integral del ser humano. Así sucedió en las culturas griega y romana. En Europa, durante siglos, el ser humano vivió en el más absoluto abandono de su cuerpo. Con la llegada de la sociedad industrial, las ideas y las condiciones cambiaron y apareció la necesidad de un hombre nuevo. El avance de los medios masivos de comunicación aumento el interés por los deportes y hoy las informaciones deportivas invaden los hogares del mundo. Actualmente durante la edad escolar, con la sana práctica del deporte, se estimula un desarrollo armónico que resulta en una mejor salud física y mental de niños y adolescentes. Sin embargo la preocupación de la pediatría en relación a esta temática, aparece prácticamente desde el nacimiento. En algún momento surge el aprendizaje del movimiento y la necesidad de del desplazamiento. Para el crecimiento y desarrollo integral del ser humano resulta imprescindible la implementación de una actividad motora, es decir un ejercicio físico que puede presentar distintas características. Lo llamamos juego cuando está dirigido a satisfacer psíquicamente las necesidades innatas del niño, educación física cuando la finalidad es el aprendizaje reglado de la motricidad y deporte cuando la actividad motora se organiza y puede estar regulada. Cuando un niño juega desplaza al exterior sus angustias y miedos, y los va dominando mediante la acción. Se señala a la competición como el hecho fundamental que diferencia el deporte del juego. En la actualidad nadie pone en tela de juicio los importantes beneficios psicofísicos que el ejercicio y el deporte producen en niños y adolescentes. El problema se manifiesta especialmente en los deportes organizados, cuando surge la obsesión de obtener el triunfo. Todos debemos estar atentos ante las exigencias desmedidas que sufren niños y adolescentes. El uso de las drogas es un riesgo que debe ser valorado en toda su dimensión. Pensemos que si la actitud de los padres y de toda la familia en relación al juego y al deporte es positiva, el habito para practicarlo desde pequeño no va a ser una situación impuesta. El resultado habrá sido lograr en la familia el habito del juego y el deporte para seguir luchando por un niño sano en un mundo mejor. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 25 TRABAJO Y TIEMPO LIBRE INSTITUTO CAM Utilización del tiempo libre El fenómeno denominado tiempo libre es una realidad que paulatinamente va conquistando en este siglo un espacio propio. Caracterizamos al tiempo como una continuidad, tiempo que le pertenece a la persona, que va ocupando de acuerdo con sus posibilidades. Esto significa considerar los aspectos sociales, políticos, económicos, culturales, históricos e institucionales que condicionan el modo y grado en que el hombre ocupa su tiempo. El tiempo libre es concebido como una dimensión global de la existencia, como la reestructuración del tiempo completo del hombre. Desde la revolución industrial hasta nuestros días se observa que el trabajo ocupa un número menor de horas semanales. A estos fenómenos se suma el retiro por la jubilación cada vez en edades más tempranas. En la sociedad actual el ocio es una realidad. El aumento de horas no obligatorias ha desarrollado una nueva industria: la industria del ocio. Las estructuras comerciales para el consumo del tiempo libre desequilibran al hombre. La actitud consumidora no existe únicamente en nuestro modo de adquirir mercaderías sino que determina el empleo del tiempo libre. El hombre moderno escapa, con su tiempo libre, al proceso industrial de la producción, pero cae bajo el dominio del consumo. En el tiempo libre el hombre se encuentra frente a si mismo, con su mismidad, con su finitud. El conflicto se centra en qué hacer en las horas libres. Aparece el aburrimiento, se experimenta una necesidad no satisfecha: el estar impulsado y aspirar sin finalidad. El hombre que no sabe o no puede aprovechar su tiempo libre, es un ser incompleto. Las características que tienen que tener las actividades del tiempo libre son, fundamentalmente, que se constituyan en medio y no en un fin en si mismas. El objeto no es cubrir todo el tiempo libre de la persona con actividades. Deben intentar el desarrollo de todas las potencialidades humanas. Otro aspecto relevante es la reincorporación del placer ante el proceso de aprendizaje. INSTITUTO CAM: (0341) 4380920-152166867 ROSARIO. Página 26