Transporte de Gases en la Sangre - 2014 PDF

TRANSPORTE DE GASES EN LA SANGRE MVZ Jesús Ángel Aguirre Pineda 2014 TRANSPORTE DE OXÍGENO  Como se explica a continuación, la mayor parte del O2 en la sangre arterial (≈ 98.5 %) está unido a la hemoglobina (H...

TRANSPORTE DE GASES EN LA SANGRE MVZ Jesús Ángel Aguirre Pineda 2014 TRANSPORTE DE OXÍGENO  Como se explica a continuación, la mayor parte del O2 en la sangre arterial (≈ 98.5 %) está unido a la hemoglobina (Hb). Una mínima parte (≈ 1.5%) está disuelto en plasma. OXÍGENO DISUELTO  Por cada mmHg de presión de O2 se disuelven 0.003 mL de este gas en 100 mL de sangre.  Por lo tanto, cuando la PO2 es de 100 mmHg 0.3 mL de O2 disueltos en 100 mL de sangre. OXÍGENO UNIDO A LA HEMOGLOBINA  El O2 es poco soluble en agua. Para que llegue a las células, es indispensable que la Hb lo transporte. Estructura de la hemoglobina  Es un pigmento que transporta O2. Se encuentra en los eritrocitos.  Consta de 4 subunidades (2 cadenas α y 2 cadenas β en adultos)  Cada subunidad contiene:  Un grupo “hemo”  Protoporfirina con 4 pirroles, con 1 molécula de Fe ferroso en el centro.  Cada fierro se combina de manera reversible con 1 molécula de O2.  Proteína asociada “globina”  140 – 150 aa.  Limita el acceso del O2 al Fe ferroso, sin lo cual éste se oxidaría a Fe férrico de manera irreversible.  Así, cada molécula de Hb puede combinarse con 4 moléculas de O2 (oxihemoglobina) de manera reversible.  La hemoglobina oxigenada (oxihemoglobina / HbO2) es de color rojo brillante. Cuando libera el oxígeno se forma hemoglobina reducida (Hb) que es de color azul oscuro. Contenido de O2 en la sangre  Puede expresarse en mL de oxígeno por decilitro de sangre.  Puesto que la cantidad de O2 disuelto es relativamente insignificante, para ciertos fines suele considerarse que el contenido de O2 de la sangre equivale al O2 unido a la hemoglobina.  Así, el contenido de O2 en la sangre depende de:  La PO2 en la sangre (la cual determina el porcentaje de saturación de la hemoglobina).  La cantidad de hemoglobina (la cual determina la capacidad de transporte de oxígeno). Saturación de la hemoglobina (Hb)  La PO2 en la sangre determina el % de saturación de la hemoglobina. Hasta cierto límite, a mayor presión de oxígeno, mayor porcentaje de saturación de la hemoglobina.  A una PO2 de 70 mmHg la curva es plana: incrementos sucesivos en PO 2 aportan poco O2 a la Hb, que ya está saturada  En la sangre arterial al nivel del mar, la PO2 es de unos Hb saturada a más del 95 %.  A altitudes moderadamente mayores PaO2 es poco menor que al nivel del mar y la Hb aun alcanza a saturarse.  Pero a grandes altitudes la saturación de la Hb puede ↓ significativamente.  Cuando la PO2 es de 60 mmHg la pendiente es pronunciada: disminuciones sucesivas de la PO2 provocarán una reducción significativa en la saturación de la Hb.  Sangre venosa PO2 40 mmHg Hb saturada ≈ 75 %   Por lo tanto, la sangre que llega a los tejidos cede a éstos aproximadamente el 23 % de su O2. El resto permanece unido a la Hb. Capacidad de transporte de O2  Cantidad máxima de oxígeno que puede ser transportada en la sangre en un momento dado.  Cuando la Hb se satura por completo, el contenido de O2 es igual a la capacidad de transporte de O2.  1 g de Hb saturada contiene aprox. 1.34 mL de O2. (número de Hufner)  Por lo tanto, la sangre con 15 g Hb/dL (valor cercano al normal) tiene una capacidad de transporte de oxígeno de 20 mL por decilitro (volumen %).  Naturalmente, la capacidad de transporte de O2 disminuye con la anemia y aumenta con la eritrocitosis. Afinidad de la hemoglobina por el oxígeno  La P50 es la presión de oxígeno con la que se obtiene la saturación de la Hb al 50%.  A mayor afinidad de la Hb por el O2, menor P50. Ello se observa como un desplazamiento de la curva de disociación de la Hb hacia la izquierda. A menor afinidad de la Hb por el O2, mayor P50. Ello se observa como un desplazamiento de la curva de disociación de la Hb hacia la derecha.  Algunas condiciones fisicoquímicas desplazan la curva hacia la derecha, disminuyendo la afinidad de la Hb por el O2 y por lo tanto facilitando la liberación del gas a los tejidos:  Mayor temperatura  Mayor PCO2  Menor pH (efecto Bohr, más marcado en animales pequeños)  Estas condiciones están presentes por ejemplo, en el músculo durante el ejercicio, el cual tiene mayor requerimiento de O2.  El aumento en la concentración de 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG), un fosfato orgánico presente en citoplasma, también disminuye la afinidad de la Hb por el O2.  En condiciones anaerobias (por ejemplo ↑altitudes y anemia) aumenta la concentración de 2,3-DPG  La concentración de 2,3-DPG está determinada, entre otros factores, por el pH:  ↑ pH (por ejemplo: hiperventilación compensatoria de hipoxia a ↑altitudes) ↑ [ ] 2,3-DPG  Mamíferos pequeños (↑ metabolismo) tienen Hb con menor afinidad por el oxígeno. Por tanto, pueden descargar más O2 a los tejidos cuando la PO2 es la misma.  La Hb fetal tiene mayor afinidad por O2 que Hb en adultos. ALTERACIONES EN EL TRANSPORTE DE OXÍGENO Cianosis  Cuando la Hb se separa del oxígeno, su color cambia de rojo brillante a rojo azulado.  La cianosis es una coloración azul de mucosas (encías, ollares, conjuntiva), debida a una gran cantidad de hemoglobina reducida.  Causas: Captación deficiente de O2 en pulmones, transporte de sangre insuficiente a los tejidos (por ejemplo en insuficiencia cardiaca)  Oximetría utiliza la diferencia en absorción de luz para reconocer entre Hb saturada y desoxigenada. Intoxicación por monóxido de carbono (CO)  CO Se une a Hb (carboxihemoglobina) en el mismo lugar que el O2, pero con una afinidad 200x mayor. Además, desplaza la curva de disociación de la Hb a la izquierda.  Respiración de aire con niveles de CO incluso  1% Hb se satura con CO y desplaza O2. Se presenta la muerte (aunque no inmediata, se requiere tiempo para saturar sangre con CO)  Tratamiento: retirar fuente de CO + administración de O2 para desplazar al CO. Metahemoglobinemia  Metahemoglobina: color marrón (oxidación de molécula de hierro ferroso hierro férrico), incapaz de transportar O2  Causas: Nitritos (en comida putrefacta, o formación en rumen a partir de alimentos ↑ en nitratos, …)  RESUMEN - CAUSAS DE HIPOXIA TISULAR Causa Ejemplos 1. ↓ Capacidad de transporte de O2. Anemia, inhalación de CO. 2. ↓ Presión de O2 en la sangre arterial Exposición a grandes altitudes, insuficiencia respiratoria, (hipoxemia) enfermedades cardiacas. 3. ↑ Afinidad de la Hb por el O2 Alcalosis respiratoria, ↓ [ ] 2,3-DPG, inhalación de CO 4. ↓ Flujo local de sangre (isquemia) Vasoconstricción, obstrucciones, etc… TRANSPORTE DE CO2 PRINCIPALES REACCIONES INVOLUCRADAS EN EL TRANSPORTE DE CO 2 EN LA SANGRE (Estas reacciones son reversibles) HIDRATACIÓN DEL CO2 FORMACIÓN DE COMPUESTOS CARBAMINO (reacción con grupos amino de proteínas)  La mayor parte del CO2 difunde al eritrocito. Una menor parte se transporta en el plasma.  En el eritrocito:  Disuelto  Hidratado la mayor parte del CO2 se transporta de esta manera.  Reacción catalizada por la enzima anhidrasa carbónica.  HCO3 resultante difunde al plasma, mientras que Cl difunde al eritrocito (equilibrio Gibbs- - - - Donnan). Al difundir Cl ↑ osmolaridad intracelular.  El H es amortiguado (captado) por la desoxihemoglobina. +  Formando compuestos carbamino en este caso, carbamino-hemoglobina.  Desoxihemoglobina amortigua H y forma compuesto carbamino más fácilmente que la + oxihemoglobina. Por lo tanto, en la sangre venosa ambas reacciones se desplazan hacia la derecha (la sangre venosa transporta más CO2 que la arterial).  En el plasma:  Disuelto  Hidratado pero a falta de anhidrasa carbónica, la reacción es mucho más lenta.  Formando compuestos carbamino con proteínas plasmáticas.  Estas reacciones se revierten a la izquierda cuando la sangre llega a los pulmones y el CO 2 difunde a los alvéolos:  Hb se oxigena menos afín al CO2 (efecto Haldane)  Así, la captación de CO2 se facilita en los tejidos y su liberación se facilita en los pulmones.  El contenido de CO2 (vol. %) depende de PCO2 y PO2 (↓ PO2 ↑contenido de CO2) TRANSPORTE DE GASES DURANTE EL EJERCICIO  En caballos durante ejercicio intenso, el consumo de O2 ↑ hasta 30x, lo cual es posible satisfacer gracias a: 1. ↑ y redistribución del gasto cardiaco, lo que permite ↑flujo muscular hasta 20x. 2. ↑ casi del 50% de la concentración de hemoglobina, debido a la contracción del bazo. 3. ↑extracción de O2 de la sangre (por ↑gradiente de PO2 y ↓afinidad de la Hb por el O2) 4. En menor grado contribuye la mioglobina, un pigmento ubicado en el interior de la célula muscular. Contiene un solo grupo hemo, con lo que su curva de disociación tiene una forma rectangular; libera O 2 solo cuando la PO2 intracelular es baja. Es más abundante en fibras musculares de contracción lenta.