HEMATOSIS

Los bronquiolos terminales, conductos alveolares y alvéolos en su conjunto son la unidad

respiratoria y es por ahí donde ocurre la difusión de gases o hematosis, gracias a su
membrana especializada.

Este conjunto de estructuras puede llamarse de diferentes formas, acino, lobulillo o unidad
respiratoria que es lo mismo y es de ahí donde ocurre el intercambio del oxígeno hacia la
sangre y del dióxido de carbono hacia los alvéolos, esto por medio de difusión.

La difusión es el paso del soluto a través de una membrana de permeabilidad selectiva

desde un medio de mayor concentración a uno de menor concentración, en este caso el
soluto sería un gas.

La difusión se da gracias al movimiento cinético de las partículas o al movimiento aleatorio

de ellas, obedeciendo un gradiente de concentración de mayor a menor.

Ahora la presión está producida por el impacto de una partícula sobre una superficie y la
presión de un gas es proporcional a la suma de las fuerzas de los impactos de todas las
moléculas de ese gas que chocan con la superficie en cualquier momento dado.

La presión es directamente proporcional a la concentración de las moléculas del gas.

En fisiología respiratoria se maneja una mezcla de gases, los principales son el oxígeno,
nitrógeno y dióxido de carbono, y la velocidad de difusión es proporcional a la presión que
genera ese gas solo, y esto se denomina presión parcial, es decir la presión que genera un
gas.

Algo importante que tenemos que saber es la presión atmosférica, esa presión que ejerce la
atmosfera sobre la superficie de la tierra, la presión atmosférica a nivel del mar es de
760mmhg, y mientras mas alto al nivel del mar menor será la presión atmosférica.

78% corresponden al nitrógeno es decir este ejerce una presión de 597mmhg, el oxigeno
corresponde al 21% por lo que ejerce una presión de 159mmhg y por último el dióxido de
carbono y otros incluyendo el vapor de agua el 1% es decir presión de 4mmhg, en total dan
760mmhg que es la presión atmosférica. Esta es la composición del aire que respiramos y
las presiones parciales de los gases individuales es una mezcla y se lo señalan con
diferentes símbolos Po2 que es la presión parcial de oxígeno, Pco2 que es la presión parcial
de dióxido de carbono y PN2 para la presión parcial de nitrógeno, y eso nos dice la ley de
Dalton que la presión total de una mezcla de gases corresponde a la sumatoria de las
presiones parciales de cada uno (Ptotal= P1+P2+Pn).

La presión parcial de un gas es determinada por dos factores por la concentración y por el
coeficiente de solubilidad. El coeficiente de solubilidad es esa capacidad de pasar por una
membrana gracias a su composición física y química, y la presión parcial se expresa
mediante ley de Henrry, que dice que la presión parcial es igual a la concentración de gas
disuelto sobre el coeficiente de solubilidad.
Si aplicamos la misma presión al oxígeno y al dióxido de carbono y observamos como se
comportan veremos que ambos gases están con la misma presión pero el dióxido de
carbono se difunde mucho más que el oxígeno gracias a su solubilidad, y el coeficiente de
gases a temperatura corporal y a presión atmosférica son los siguientes: oxigeno 0,024,
dióxido de carbono 0,57 y monóxido de carbono 0,018. El dióxido de carbono es 20 veces
mas soluble que el oxígeno.

¿Por qué el oxígeno entra al capilar y el dióxido de carbono sale del capilar?

Esto se da gracias a la diferencia de presión parcial entre el alveolo y el capilar. El oxígeno

tiene mayor presión parcial dentro del alveolo y el dióxido de carbono tiene mayor presión
parcial dentro del capilar y es eso lo que determina la dirección por donde va es decir va de
mayor a menor presión parcial.

Ahora la velocidad neta de difusión depende de varios factores, de la solubilidad de gas en

el líquido, del área transversal del líquido, distancia por el cual debe difundir, peso molecular
del gas y temperatura del líquido.

La velocidad neta de difusión es directamente proporcional a la diferencia de presión entre

las 2 zonas, al área y al cociente de solubilidad, pero es inversamente proporcional a la
distancia a la que va a difundir y al peso de la molécula y todo esto se aplica en la ley de
Fick y esto se llama coeficiente de difusión. Si asumimos que el coeficiente de difusión del
oxigeno es 1 veremos otros gases en comparación del oxigeno y evidenciamos nuevamente
que el dióxido de carbono es 20 veces más soluble que el oxígeno (20,3).

Recordemos que una de las funciones de las vías aéreas es humidificar el aire, cuando
inhalamos el aire parte de el se evapora y la presión parcial que hace que las moléculas de
agua intenten escapar en la superficie se denomina presión de vapor del agua que a
temperatura corporal es de 47mmHg, y a mayor temperatura mayor presión de vapor.

Entonces importantísimo saber que el aire atmosférico tiene composiciones diferentes al

aire que entran en nuestros alveolos. Cuando inspiramos aire atmosférico este es un aire
seco, pero mientras pasa por las vías aéreas se humidifica, y el vapor de este aire
humidificado ejerce una presión de vapor de 47mmhg que es la presión de vapor.

Las presiones cambian del aire atmosférico al aire humidificado y cuando entran a los
alveolos. Cuando entran a nuestros alveolos el aire es diferente y la presión parcial de
oxígeno del aire atmosférico es de 159mmhg, pero ya en el alveolo es de tan solo 104mmhg
también el de dióxido de carbono es de 0,3mmhg en el aire atmosférico y en el alveolo es
de 40mmhg ya aumenta porque todo el tiempo estamos eliminando dióxido de carbono.
Ahora la presión de vapor (agua) es de 3,7mmhg en el aire atmosférico y en el alveolo de
47mmhg (sube ya que se humidifica).

¿Por qué no tienen las mismas concentraciones el aire alveolar y el aire atmosférico?

Primero que el aire alveolar es sustituido solo de forma parcial, también el oxigeno se
absorbe constantemente esta entrando a la sangre por difusión y el dióxido de carbono esta
saliendo de la sangre todo el tiempo y el otro motivo es porque el aire atmosférico seco es
humidificado y obliga a los otros gases a disminuir su concentración porque si aumento un
gas otro gas tiene que disminuir ya que la presión atmosférica es de 760mmhg y tiene que
ser distribuida por esa presión y obviamente si aumenta uno como es el caso de la presión
de vapor tendrán que disminuir los otros como el oxígeno.

Entonces resumiendo de por que el aire alveolar es diferente al de la atmosfera, primero

tenemos que el aire alveolar se humidifica y todo el tiempo hay difusión de gases no solo
cuando respiramos sino todo el tiempo tanto de oxígeno como de dióxido de carbono y por
ultimo el aire alveolar es sustituido solo de manera parcial y siempre queda aire en los
pulmones que es la capacidad residual funcional.

Como ya vimos siempre queda un volumen residual para evitar el colapso alveolar y es por
eso también que la presión de gases también es diferente entre el alveolo y la atmosfera.

Tenemos el volumen corriente lo que respiramos en una respiración tranquila y vemos que
al final de una respiración tranquila siempre queda aire en los pulmones que es la
capacidad residual funcional, los alveolos nunca quedan vacíos.

Recordemos que después de una respiración normal como dijimos que quedaba un poco de
aire en los pulmones y es por eso que el aire alveolar se renueva lentamente y veamos que
el volumen corriente que era de 500ml, el espacio muerto es el espacio que no hace
difusión 150ml y solo 350ml hacen difusión.

El volumen de aire alveolar que es sustituido por aire atmosférico en cada respiración es de
solo 1/7 del total, por eso se renueva muy lentamente. Incluso en la decimosexta respiración
no se ha podido renovar totalmente el alveolo sigue con aire vamos a decir viejo.

Esta sustitución lenta de aire alveolar es importante para prevenir cambios súbitos en la
concentración de gases en la sangre, importantísimos para prevenir aumentos y
disminuciones excesivas del Co2 y pH tisular cuando se interrumpe temporariamente la
respiración-

Imaginémonos que nos quedamos sin respirar por varios segundos, este mecanismo de
renovación lenta hace que en nuestros alveolos quede oxígeno.

A mayor ventilación es decir si hiperventilamos habría una menor concentración de gases

en los alveolos (mayor eliminación de Co2), y si hipo ventilamos va a ocurrir una mayor
concentración de gas en el alveolo.

Ahora hablemos de la concentración y presión parcial del oxígeno en los alveolos. La

concentración de oxigeno en los alveolos y su presión parcial está controlado por dos
factores, por la velocidad de difusión del oxigeno y la velocidad de renovación del oxígeno,
significa la velocidad de entrada del oxígeno a los pulmones.

Supongamos que la velocidad de entrada del oxigeno es de 250ml/min (velocidad de

difusión al capilar), para mantener una presion de oxigeno normal la ventilación alveolar
tiene que proporcionar 4,2 l/min. Pero si la velocidad de difusión aumenta a 1000ml/min
como en el caso del ejercicio moderado en donde se requiere mas oxigeno para compensar
a la velocidad de oxigeno la ventilación alveolar tiene que proporcionar 4 veces mas.
Entonces siempre la ventilación alveolar va a aumentar cuando aumente la velocidad de
difusión y es por eso que tenemos esos 2 factores la velocidad de difusión y la velocidad
renovación del oxigeno que depende de la ventilación alveolar y veamos como como
cambia la presion de oxigeno en la sangre venosa la presion es de 40mmhg, después
ocurre la difusión en un tiempo de 0,025 y esa sangre queda totalmente oxigenada llegando
a una presion de 104mmhg, que es la misma presion que tiene el alveolo, entonces la
misma presion que tiene el alveolo va a generar también el en el extremo arterial y así
aocurre la difusión del oxigeno de 40mmhg a 104 mmhg y esa es la diferencia entre la
sangre venosa que es de 40mmhg (Po2) a 104 mmhg la presion arteria, una sagre rica en
oxigeno, una sangre que ocurrió una difusión.

Dióxido de carbono en los alvéolos

Ahora veamos el dióxido de Carbono y vamos a aplicar el mismo ejemplo que el oxigeno.

El dióxido de carbono en este ejemplo está a 200ml/min (velocidad de excreción), es decir

que la ventilación tendría que ser 4 l/min para que haya una concentración normal de Co2
en el alveolo. Si la velocidad de excreción de dióxido de carbono fuera de 800 ml/min
entonces la ventilación alveolar tiene que aumentar 4 veces mas para mantener una presion
de dióxido de carbono normal.

Eso nos dice que la presión parcial alveolar aumenta en proporción directa a la velocidad de
excreción de Co2 y la presión parcial de Co2 disminuye en proporción inversa a la
ventilación alveolar, y la velocidad de excreción se refiere a que aumenta el Co2 en la
sangre. Por eso estas dos variables son las mismas que en el oxígeno lo único que cambia
es que en el oxigeno era la velocidad de absorción y en el dióxido de carbono es la
velocidad de excreción y la ventilación alveolar es la misma.

Esas dos variables son muy importantes para determinar cambios del dióxido de carbono.

El dióxido de carbono en una sangre venosa va a ser difundida hacia el alveolo y esa
sangre va a pasar de 45mmhg a 40mmhg que es la presión parcial del dióxido de carbono
en la sangre arterial.

El aire espirado es una combinación del aire del espacio muerto y del aire alveolar
propiamente dicho, es una mezcla. Al comienzo del aire espirado estamos espirando el aire
del espacio muerto y ya al final de la espiración evidenciamos el aire alveolar.

Membrana respiratoria-difusión

Las estructuras pulmonares por las cuales se hacen difusión son:

Los bronquiolos, los conductos alveolares, sacos alveolares y alveolos que son las unidades
respiratorias, que tienen una membrana especializada por la cual hacen difusión.

Su membrana tiene 0,6 micrómetros y tiene 6 capas: la primera es una capa de líquido y
surfactante, después tenemos otra capa que es la del epitelio alveolar y tenemos la
membrana basal epitelial. Entre el capilar y el alveolo tenemos el espacio intersticial, luego
la membrana basal endotelial del capilar y por último endotelio. Por esas 6capas pasan el
oxígeno y dióxido de carbono.
La capacidad de difusión del oxigeno es de 21ml/min y en el ejercicio puede llegar hasta
65ml/min

La capacidad de difusión del Co2 es de 400-500ml/min y en el ejercicio puede llegar hasta

1200 ml/min, siendo 20 veces mas difundibles que el oxígeno.

Factores que influyen en la velocidad de difusión gaseosa a través de la membrana

respiratoria

Grosor de la membrana: sabemos que la velocidad de difusión a través de la membrana es

inversamente proporcional a este y aumentos en el grosor de la membrana enlentecerían la
difusión como es el caso del edema pulmonar, ya que el liquido se va hacia el intersticio y el
grosor de la membrana por donde va a haber difusión aumenta, y vemos que por una
membrana alveolocapilar normal el oxigeno se difunde en 0,25 segundos y en una
membrana con edema en 0,75 segundos.

Tenemos también el área superficial de la membrana que es el área de hematosis que

existe en los alveolos. A mayor área superficial de difusión mayor velocidad de difusión.

En el enfisema se destruyen los tabiques o paredes alveolares entonces el área superficial

para la hematosis esta disminuida por ende hay menor difusión de gases, hay menor
velocidad de gases y hay menos difusión consecuentemente.

Otro factor que afecta la difusión de gases es el coeficiente de difusión del gas que vimos
que el dióxido de carbono es 20 veces menor que el del oxígeno y a su vez el oxígeno más
que el monóxido de carbono, entonces a mayor coeficiente de difusión mayor velocidad de
difusión.

Por último la diferencia de presión parcial, y se refiere a la diferencia de presión entre el gas
en el alveolo y el gas en la sangre, esto es diferencia de presión.

Cuando la presión parcial es mayor en el alvéolo como ocurre en el oxígeno es mayor en el

alveolo, la difusión neta será hacia los capilares pulmonares, es decir hacia la sangre y si la
presión parcial es mayor en los capilares la difusión neta será hacia los alvéolos.

Bibliografía: tratado de fisiología Guyton & Hall 13° Edición.