GASES EN LA SANGRE, PH Y SISTEMAS AMORTIGUADORES

• Ácido: Es una sustancia que puede ceder iones hidrógeno (H+) o iones hidronio cuando
se disuelve en agua.
Los ácidos tienen la capacidad de aumentar la concentración de iones hidrógeno en una solución, lo que
contribuye a la disminución del pH.

• Base: Es una sustancia que puede ceder iones hidroxilo (OH-) cuando se disuelve en
agua.
Las bases tienen la capacidad de aceptar protones o liberar iones hidroxilo, lo que puede
resultar en un aumento de pH en una solución.

• Disolución amortiguadora(Sistema amortiguador): conocida como buffer.

es una solución que tiene la capacidad de resistir cambios significativos en el pH cuando se le agregan ácidos o
bases.

Esto se logra mediante la presencia de un ácido débil y su base conjugada, o una

base débil y su ácido conjugado, que actúan para neutralizar los cambios en la concentración de iones hidrógeno o
hidroxilo, manteniendo así el pH relativamente constante.

EQUILIBRIO ACIDOBASE
Mantenimiento del H+.

Equilibrio ácido-base.
Se refiere a la capacidad del organismo para mantener un pH sanguíneo dentro
de un rango fisiológico óptimo, lo que es esencial para el funcionamiento adecuado de las células y los sistemas
corporales.
Este equilibrio se logra a través de la regulación de la concentración de iones
hidrógeno (H+) en el cuerpo, lo que a su vez afecta el equilibrio de otras especies químicas como el bicarbonato
(HCO3-) y el dióxido de carbono (CO2).

Mantenimiento del H+.

El mantenimiento del equilibrio del ion hidrógeno (H+) en el organismo es crucial para prevenir la acidosis
(aumento en la concentración de H+) o la alcalosis (disminución en la concentración de H+).
Los pulmones y los riñones desempeñan un papel central en este proceso.
Los pulmones regulan la concentración de CO2 a través de la ventilación, lo que influye en la concentración de H+
en el cuerpo.
Los riñones participan en la excreción selectiva de iones y la reabsorción de bicarbonato
para regular la concentración de H+ en la sangre.
Cualquier valor fuera de intervalo afecta el equilibrio de las reacciones químicas dentro de las células y afectar
procesos metabólicos cuerpo, causando aliteraciones de la conciencia, irritabilidad neuromuscular, hasta la
muerte.

Debido que el pH es el logaritmo natural de la concentración de H+: Un aumento

en la concentración de H+ disminuye pH < 7.34 (Acidosis), una disminución cH+ aumenta el pH > 7.44 (Alcalosis)
Regulación del H+.
Los sistemas amortiguadores regulan el ion hidrógeno (H+) al actuar como “amortiguadores” de cambios bruscos
en la acidez o alcalinidad de una solución.

En el organismo, los sistemas amortiguadores desempeñan un papel crucial en la regulación del pH sanguíneo,
evitando variaciones drásticas que podrían afectar el funcionamiento celular y sistémico.

Los principales sistemas amortiguadores en el cuerpo humano: sistema de bicarbonato (HCO3-/CO2), el sistema de
fosfato y el sistema de proteínas.
Estos trabajan en conjunto con los pulmones y los riñones para regular el equilibrio ácido-base, contribuyendo a
mantener el pH sanguíneo dentro de un rango fisiológico óptimo.

La capacidad de los sistemas amortiguadores para resistir cambios en el pH es fundamental para la homeostasis y
el funcionamiento adecuado del organismo.

Esta interrelación de pulmones y riñones se describe en la ecuación de Henderson-Hasselbalch donde el

numerador (HCO3-) función de riñón, denominador (PCO2 representa al H2CO2) denota función pulmonar.

Regulación del equilibrio acidobase: pulmones y riñones.

Los pulmones regulan el equilibrio ácido-base al controlar la concentración de dióxido de carbono(CO2) a través de
la ventilación pulmonar.

La eliminación de CO2 a través de la respiración ayuda a mantener el pH sanguíneo dentro de un rango fisiológico
óptimo.
La capacidad de los pulmones para ajustar la ventilación y la eliminación de CO2 es crucial para contrarrestar los
cambios en la acidez o alcalinidad del organismo. Estos junto a los demás amortiguadores representa la primera de
defensa contra cambios en el estado acidobase.

Los riñones desempeñan un papel clave en la regulación del equilibrio ácido-base al participar en la excreción
selectiva de iones y la reabsorción de bicarbonato (HCO3-).
Los riñones ajustan la excreción de iones hidrógeno (H+) y la reabsorción de bicarbonato para regular la
concentración de H+ en la sangre.
Los riñones pueden generar nuevo bicarbonato y excretar ácidos a través de la orina,
contribuyendo así a la regulación del equilibrio ácido-base.

El principal sitio para la recuperación del bicarbonato es el tubo proximal.

El filtrado glomerular contiene el mismo nivel de bicarbonato que en el plasma, se da un intercambio del sodio del
filtrado glomerular por el hidrogeno en la célula tubular, en donde el H+ se combina con el bicarbonato (HCO3-)
formando ácido carbónico(H2CO3) quien se convierte en H2O y CO2 mediante la anhidrasa carbónica.
El CO2 este se difunde en el túbulo y este reacciona con el H2O para formar nuevo acido carbónico (H2CO3) y
luego el bicarbonato que es reabsorbido en la sangre junto con el sodio. Es por este motivo que en una alcaloides,
el riñón excreta bicarbonato (HCO3-) para compensar la elevación del pH. Por esta razón los médicos para evaluar
al paciente solicita análisis químicos de pH y gases sanguíneos juntos, electrolitos (Na+, K+, Cl-).
VALORACIÓN DE LA HOMEOSTASIS ACIDOBASE
El sistema amortiguador de bicarbonato y la ecuación de Henderson-Hasselbalch.

La valoración de la homeostasis ácido-base es esencial para evaluar el estado de salud del organismo y detectar
posibles trastornos ácido-base.

Sistema amortiguador de bicarbonato.

Es uno de los principales sistemas amortiguadores en el cuerpo humano y desempeña un papel crucial en la
regulación del equilibrio ácido-base.
Este sistema se compone de bicarbonato (HCO3-) y dióxido de carbono (CO2), y actúa como un tampón para
neutralizar los cambios en la concentración de iones hidrógeno (H+) en el organismo.
El sistema de bicarbonato es regulado por los riñones y los pulmones, que ajustan la excreción de iones y la
ventilación pulmonar para mantener el equilibrio ácido-base.

Ecuación de Henderson-Hasselbalch.
La ecuación de Henderson-Hasselbalch es una herramienta matemática utilizada para calcular el pH de una
solución amortiguadora.
Esta ecuación relaciona el pH de una solución con la concentración de ácido y base conjugados en la solución.
La ecuación se expresa como pH = pKa + log([base]/[ácido]), donde pKa es la constante de disociación ácida del
ácido conjugado y [base] y [ácido]son las concentraciones de la base y el ácido conjugados, respectivamente.

La ecuación de Henderson-Hasselbalch es útil para evaluar el estado de la homeostasis ácido-base en el organismo,

ya que permite calcular el pH de una solución amortiguadora y determinar si se encuentra dentro del rango
fisiológico óptimo.

Esta ecuación puede utilizarse para evaluar la eficacia de los sistemas amortiguadores en la regulación del
equilibrio ácido-base.
Rango de referencias de Gas en la sangre arterial a 37°C
pH 7.35-7.45
PCO2 (mm H g) 35-45
HCO3 - (mmol/L 22-26
Contenido total de CO2 (mmol/L) 23-27
PO2 (m mol/L) 80-110
SO2(%) > 95
O2Hb (%) >95

Trastornos acidobase: acidosis y aicalosis.

Acidosis
Se caracteriza por un aumento en la concentración de iones hidrógeno (H+) en la sangre,
lo que provoca una disminución en el pH sanguíneo por debajo del rango fisiológico normal (7.35-7.45).
Este trastorno puede ser causado por diversos factores, como la acumulación de ácidos en el organismo, la
disminución en la eliminación de CO2 por los pulmones (acidosis respiratoria) o la pérdida excesiva de bicarbonato
(acidosis metabólica).
La acidosis puede tener efectos adversos en el funcionamiento de diversos sistemas orgánicos y requiere
intervención médica para corregir el desequilibrio ácido-base.
Alcalosis
Se caracteriza por una disminución en la concentración de iones hidrógeno
(H+) en la sangre, lo que provoca un aumento en el pH sanguíneo por encima del rango fisiológico normal (7.35-
7.45).
Este trastorno puede ser causado por factores como la hiperventilación, la pérdida
excesiva de ácidos o la ingestión de sustancias alcalinas.
La alcalosis puede afectar el funcionamientode sistemas como el sistema nervioso central y el sistema
cardiovascular, y también requiere intervención médica para corregir el desequilibrio ácido-base.

Los trastornos ácido-base, como la acidosis y la alcalosis, representan desequilibrios en la

concentración de iones hidrógeno (H+) en el organismo, lo que puede afectar la homeostasis ácido-base y el
funcionamiento adecuado del organismo.

INTERCAMBIO DE OXÍGENO Y GAS

Oxígeno y bióxido de carbono.
La función del oxígeno en el metabolismo es crucial para toda la vida. En la mitocondria de la célula, los pares de
electrones de la oxidación del NADH y FADH2 se transfieren al oxígeno molecular, lo que causa la liberación de la
energía usada para sintetizar ATP a partir de la fosforilación de ADP. La evaluación del estado de oxígeno del
paciente es posible usando la presión parcial de oxígeno (PO2) medida con el pH y PCO2 en el análisis de gas en la
sangre.
Para la oxigenación tisular adecuada, son necesarias las siguientes siete condiciones:
a) oxígeno atmosférico disponible
b) ventilación adecuada
c) intercambio de gas entre los pulmones y la sangre arterial
d) carga del O2 en la hemoglobina, e) hemoglobina adecuada
f) transporte adecuado (ritmocardíaco)
g) liberación de O2 en tejido. Cualquier alteración de estas condiciones puede dar lugar a
la mala oxigenación del tejido.

La cantidad de O2 disponible en aire atmosférico depende de la presión barométrica (PB). A nivel delmar, la PB es
760 mrnHg. (En el Sistema Internacional de Unidades, 1 mmHg = 0.133 kPa, donde 1Pa = 1 N/ m2.)
Una atmósfera ejerce 760 mmHg de presión y se compone de O2 (20.93%), C02 (0,03%), nitrógeno(78.1%), y gases
inertes (alrededor de 1%). El porcentaje de cada gas es igual en todas las altitudes; la presión parcial de cada gas en
la atmósfera es igual a la PB a una altitud particular manteniendo el porcentaje apropiado para cada gas.
El aire es introducido a los pulmones mediante la expansión de la cavidad torácica, que crea un
gradiente temporal de presión negativa, causando que el aire se introduzca en las numerosas ramastraqueales y los
alvéolos. Al principio de la inspiración, estas vías aéreas todavía están llenas de aire(gas) retenido déla espiración
previa. Este aire, llamado aire del espacio muerto, diluye el aire reciéninspirado. Éste, además de ser diluido en
cierto sentido, se calienta a 37°C y se satura por completo con el vapor de agua.
El PO2 en los alvéolos promedia cerca de 110 mmHg en vez del potencial de 150 mmHg.

Tres factoresmás influyen en el PO2 de los alvéolos:

a) el porcentaje del O2 en el aire inspirado puede aumentar respirando mezclas del gas hasta el 100% de O2, y
cuanto más alta sea la concentración de 02 suplementario inspirado, más alta será la fracción del oxígeno inspirado
b) la cantidad de PCO2 enel aire espirado diluye el aire inspirado de modo que un paciente con metabolismo
incrementado puedeproducir más CO2 que puede ser eliminado, aumentando el PCO2 en la sangre del gas
espirado;
c)la proporción del volumen de aire inspirado entre el volumen de aire del espacio muerto.
Muchos factores influyen en la cantidad de 02 que pasa de los alvéolos a la sangre y después al tejido.
Entre los más comunes están:

• La destrucción de los alvéolos. El área superficial normal de los alvéolos es tan grande como una cancha de tenis.
Cuando el área superficial se destruye a un valor críticamente bajo debido a enfermedades como enfisema, 0 2
insuficiente pasará a la sangre.

• Edema pulmonar. El gas se difunde de los alvéolos a los capilares a través de un espacio pequeño.
Con el edema pulmonar, los líquidos “se filtran” en este espacio, aumentando la distancia entre los alvéolos y las
paredes capilares, causando una barrera para la difusión.

• Obstrucción de las vías respiratorias. Las vías respiratorias pueden ser obstruidas, evitando que el aire de la
atmósfera entre a los alvéolos. El asma y la bronquitis son las causas más comunes deeste problema.

• Suministro inadecuado de la sangre. Cuando el suministro de sangre al pulmón es inadecuado, lacantidad de O2

que se incorpora a la sangre es suficiente, pero no se está llevando la sangresuficiente al tejido donde es necesaria.
Ésta puede ser la consecuencia de una obstrucción en un vaso sanguíneo pulmonar, hipertensión pulmonar, o una
cardiopatía.

• Difusión de CO2 y PCO2. Debido a que el O2 se difunde 20 veces más lento que el CO2, es más sensible a los
problemas de difusión.
Las alteraciones estructurales o fisiológicas del cauce alveolar-capilar deterioran la captura de O2 con una
alteración mínima de la excreción de CO2.

Este tipo de hipoxemia se trata por lo general con O2 suplementario.

Es posible aumentar elporcentaje de O2 de manera temporal cuando se necesite; sin embargo, las concentraciones
de O2 de 60% o más altas deben usarse con precaución porque pueden ser tóxicas para los pulmones.

Transporte de oxígeno.
La hemoglobina transporta casi todo el O2 de la sangre arterial al tejido. Cada molécula de hemoglobina (A2) de
un adulto puede combinarse de manera reversible con un máximo de cuatro moléculas de O2.

La cantidad real de 02 transportado por la hemoglobina depende de la disponibilidad de O2; la concentración y el

tipo de hemoglobina presente; la presencia de sustancias que interfieren, como monóxido de carbono (CO); el pH;
la temperatura de la sangre; y los niveles de PCO2 y de 2,3- DPG.

Más del 95% de la hemoglobina funcional se combina con O2 Si se incrementa la disponibilidad del 02 satura aún
más la hemoglobina.
Sin embargo, una vez que la hemoglobina se ha saturado a 100%, un aumento en el O2 en los alvéolos sólo sirve
para incrementar la concentración del O2 disuelto en la sangre arterial.

La administración prolongada de altas concentraciones de O2 puede causar toxicidad por oxígeno y, en algunos
casos, ventilación disminuida que lleva a la hipercarbia.
La capacidad de la hemoglobina de transportar O2 puede ser afectada de forma significativa por otras moléculas.
Por lo general la hemoglobina de la sangre está presente en una de estas cuatro condiciones:

1. Oxihemoglobina (O2Hb), en que el oxígeno está combinado de manera reversible con la hemoglobina.
2. Desoxihemoglobina; hemoglobina reducida), que es hemoglobina no enlazada al O2 pero capaz de formar un
enlace cuando el O2 está disponible.
3. Carboxihemoglobina (CO2Hb), que es hemoglobina unida al CO. El enlace entre el CO2 y Hb es reversible, pero
es casi 200 veces más fuerte que el enlace entre el O2 y la Hb.
4. Metahemoglobina (MetHb), es la hemoglobina incapaz de enlazarse al O2 porque el hierro (Fe) está en un
estado más oxidado que reducido. La enzima reductasa de la hemoglobina, que se encuentra en los glóbulos rojos,
puede reducir el Fe3+.

Cantidades relacionadas con la evaluación del estado de oxigenación del paciente.

Los cuatro parámetros que suelen usarse para evaluar el estado de oxigenación del paciente son la: saturación de
oxígeno (SO2) ; oxihemoglobina fraccional medida; tendencias en la saturación de O2 evaluado por vía
transcutánea, valoración de oximetría de pulso; y la cantidad de O2 disuelto en el plasma.
La saturación del oxígeno (SO2) representa el cociente de O2 que está unido a la proteína transportadora, la
hemoglobina, comparada con la cantidad total de hemoglobina capaz de unirse al O2.

Oxihemoglobina fraccional, es la proporción de la concentración de oxihemoglobina entre la de la hemoglobina

total (ctHb), donde cdysHb representa derivados de la hemoglobina, como CO2Hb, que no pueden unirse de
manera reversible con el O2, pero aún son la parte fija de la medida de la hemoglobina “total”.

El oxímetro de pulso distingue entre la absorción de la luz como resultado de la oxihemoglobina y la

dioxihemoglobina en el cauce capilar, y calcula la saturción de la oxihemoglobina. la exactitud de la oximetría de
pulso se ve comprometida por muchos factores, incluido el pulso disminuido como resultado de una mala
perfusión y de anemia grave.

La cantidad máxima de O2 que puede ser transportada por la hemoglobina en una cantidad dada de sangre es la
capacidad de oxigenación de la hemoglobina (combinación). El peso molecular del tetrámero de hemoglobina es
64.458 g/mol. Un mol de un gas perfecto ocupa 22.414 ml. Por tanto, cada gramo de hemoglobina transporta 1.39
ml de O, El contenido de oxígeno es el O, total en sangre y es la suma del O2 combinado con la hemoglobina
(O2Hb) y la cantidad disuelta en el plasma (PO2).
Disociación hemoglobina-oxígeno.
Además de la ventilación adecuada y el intercambio de gas con la circulación pulmonar, el O2 del gas se debe
liberar en los tejidos. La hemoglobina transporta el O2. El aumento en la concentración de H+ y en los niveles de
PCO2 en el tejido debido al metabolismo celular cambia la configuración molecular de O2Hb, facilitando la
liberación de O2.

El oxígeno se disocia de la hemoglobina de un adulto de una manera característica. Si esta disociación se

representa gráficamente con PO2 en el eje x y el porcentaje de SO2 en el eje y, la curva que resulta es sigmoidea, o
con una ligera forma de S.
La hemoglobina se sujeta al O2 hasta que la tensión del O2 en el tejido se reduce alrededor de 60 mmHg. Por
debajo de esta tensión, el O2 se libera rápido. La posición de la curva de la disociación del oxígeno refleja la
afinidad que la hemoglobina tiene por el O2 y afecta el ritmo de esta disociación.

La actividad del ion hidrógeno, los niveles de PO2 y CO, la temperatura del cuerpo, y 2,3-DPG pueden afectar la
posición y la forma de la curva de disociación del oxígeno, además de la afinidad de la hemoglobina por el O2 En el
tejido con metabolismo activo, las condiciones en el microambiente promueven la liberación de oxígeno.

La hemoglobina es una molécula notable. Su estructura única permite que actúe como amortiguador acido base y
de O2. Como la hemoglobina recorre el cuerpo, su exposición a varios microambientes promueve la asociación y la
disociación apropiada de O2, CO2, y H+. En tejido, la exposición a CO2 y IL lleva a una liberación mejorada de
oxígeno (amortiguación de oxígeno). Esta liberación del oxígeno de la hemoglobina acelera la captura de CO2 y H+
por parte de la hemoglobina (amortiguación acidobase).

En los pulmones, el microambiente promueve la captura de O2 y la liberación del CO2. Las dishemoglobinas, como
la carboxihemoglobina (COHb) o metahemoglobina (MetHb), también afectan la disociación de la oxihemoglobina.
Una elevación en el CO2 ocasionada por la exposición al humo de cigarrillo o al monóxido de carbono causa que la
curva se desplace a la izquierda. Cuando el porcentaje de CO2Hb se incrementa, la forma de la curva pierde
algunas de sus características sigmoideas y se desplaza a la izquierda, dificultando aún más la liberación del O2
unido a la hemoglobina.

La discusión anterior se refiere a la hemoglobina de un adulto normal (Ax). En pacientes con hemoglobinopatías y
en recién nacidos, el patrón de la disociación puede diferir. Por ejemplo, la hemoglobina fetal causa un
desplazamiento a la izquierda, pero con pequeño cambio en la forma sigmoidea.
 MEDICIÓN
Determinación espectrofotométrica (cooxímetro) de la saturación del oxígeno.
El porcentaje real de l a oxihemoglobina (𝑂2𝐻𝑏) se determina por espectrofotometría usando un cooxímetro
diseñado para medir de forma directa las diversas especies de hemoglobina. Cada especie tiene una curva de
absorbencia característica (fig. 14-5).

El número de especies de hemoglobina medidas dependerá del número y las longitudes de onda específicas
incorporados en la instrumentación.

Por ejemplo, los sistemas de instrumentos con dos longitudes de onda sólo pueden medir dos especies de
hemoglobina (𝑂2𝐻𝑏 y 𝐻𝐻𝑏), que se expresan como una fracción o porcentaje de la hemoglobina total. Los
instrumentos, como mínimo, deben tener cuatro longitudes de onda para las mediciones de 𝑂2𝐻𝑏, 𝐻𝐻𝑏 y las dos
dishemoglobinas más comunes, 𝐶𝑂𝐻𝑏 y 𝑀𝑒𝑡𝐻𝑏.
Los instrumentos con más de cuatro longitudes de onda pueden reconocer tintas y pigmentos, turbiedad, otras
especies de la hemoglobina y proteínas anormales.
Los microprocesadores controlan la secuencia de múltiples longitudes de onda de la luz a través de la muestra y
aplican las ecuaciones de matriz necesarias después de que se han hecho las lecturas de absorbencia para
calcular el porcentaje de la especie de hemoglobina:
Las ecuaciones de matriz cambiarán dependiendo del número de longitudes de onda de la luz (que es específico
del fabricante) que pasan a través de la muestra.
Como en cualquier medida espectrofotométrica, existen fuentes de error, incluidas las: fallas en la calibración
del instrumento y las sustancias que interfieren en el espectro.
Debido a que el principal objetivo para determinar 𝑂2𝐻𝑏 es evaluar el transporte de oxígeno desde los
pulmones, es mejor estabilizar el estado de la ventilación del paciente antes de tomar la muestra de sangre.
Todas las muestras de sangre deben tomarse bajo condiciones anaerobias y mezclarse de inmediato con
heparina u otro anticoagulante apropiado. Todas las muestras se deben analizar rápido para evitar cambios en la
saturación como resultado del uso de oxígeno por parte de las células metabolizantes.
Analizadores de gas en la sangre: pH, 𝑷𝑪𝑶𝟐 y 𝑷𝑶𝟐.
Los analizadores de gas en la sangre utilizan electrodos (sensores macroelectroquímicos o
microelectroquímicos) como dispositivos de detección para medir pH, 𝑃𝐶𝑂2 y 𝑃𝑂2.La medición de 𝑃𝑂2 es
amperométrica, lo que significa que la cantidad de flujo de corriente es una indicación de la presencia de
oxígeno.
Las mediciones de 𝑃𝐶𝑂2 y pH son potenciométricas; en ellas, un cambio en voltaje indica la actividad de cada
analito. El cátodo se puede definir por lo menos de tres maneras: a) el electrodo negativo, b) un sitio por el cual
los cationes tienden a viajar o c) un sitio en que ocurre la reducción.
La reducción es la ganancia de electrones por una partícula (átomo, molécula o ion). El ánodo es el electrodo
positivo, el sitio al que emigran los aniones o en que ocurre la oxidación. La oxidación es la pérdida de
electrones por parte de una partícula. Una celda electroquímica se forma cuando dos electrodos opuestos se
sumergen en un líquido que debe conducir la corriente.
Medición de 𝑷𝑶𝟐.
Los electrodos de 𝑃𝑂2., llamados electrodos de Clarke, miden la cantidad de flujo de corriente en un circuito
que está relacionado con la cantidad de 𝑂2., que se reduce en el cátodo. Una membrana permeable al gas que
cubre la extremidad del electrodo permite selectivamente que el 𝑂2 se difunda dentro de un electrólito y entre en
contacto con el cátodo. Los electrones son atraídos de la superficie del ánodo a la del cátodo para reducir el 𝑂2.
Un pequeño potencial de polarización constante (por lo general, -0.65 V) es aplicado entre el ánodo y el cátodo.
Un micrómetro colocado en el circuito entre el ánodo y el cátodo mide el movimiento de los electrones
(corriente).
Cuatro electrones son atraídos por cada mol de 𝑂2, reducido, lo que permite determinar 𝑃𝑂2. La membrana
semipermeable también permitirá que otros gases pasen, por ejemplo, el 𝐶𝑂2 y el 𝑁2, pero estos gases no se
reducirán en el cátodo si el voltaje polarizante se controla de manera firme.
La principal fuente de error para la medición de 𝑃𝑂2 se relaciona con la acumulación de material proteico en la
superficie de la membrana. Esta acumulación retarda la difusión y la respuesta del electrodo. La contaminación
bacteriana dentro del compartimiento medidor, aunque poco frecuente, consumirá el 𝑂2 y causará valores bajos
y vagos. Otros errores se relacionan por lo general con un mal funcionamiento del sistema, como la calibración
incorrecta.
También es posible hacer mediciones continuas de 𝑃𝑂2 usando electrodos transcutáneos (TC) colocados de
forma directa en la piel. La medida depende del oxígeno que se difunde de los capilares a través del tejido al
electrodo. Aunque suele utilizarse en recién nacidos y niños pequeños, este método no invasivo no está libre de
problemas.
El grueso de piel y la perfusión del tejido con sangre arterial afectan los resultados de manera significativa. El
calentamiento del electrodo colocado en la piel puede acelerar la difusión del 𝑂2 al electrodo; sin embargo,
pueden producirse quemaduras, a menos que los electrodos se muevan con regularidad. Aunque el 𝑃𝑂2 medido
por estos electrodos refleja el 𝑃𝑂2 arterial, estos dos valores no son equivalentes. El consumo de oxígeno por
parte del tejido en el sitio del electrodo, los efectos de calor en el tejido y la posible hipoperfusión ocasionada
 por inestabilidad cardiovascular contribuyen, en conjunto, a que el gradiente del 𝑂2 tisular arterial sea
impredecible.

Mediciones de pH y 𝑷𝑪𝑶𝟐.
Para entender las mediciones potenciométricas, es útil pensar que átomos y iones tienen una energía química.
Una concentración o actividad incrementada de los iones conduce a un aumento en la fuerza ejercida por esos
iones. Para medir cuánta fuerza (energía o potencial) posee un ion específico, se requieren ciertos elementos en
el aparato de medición; es decir, dos electrodos (el electrodo de medición que responde al ion que se estudió y
el electrodo de referencia) y un voltímetro, que mide la diferencia de potencial (AE) entre los dos electrodos.

Para medir el pH, una membrana de cristal sensible a los H+ se coloca alrededor de un electrodo interno de
AG- AgCl para formar un electrodo medidor. El potencial que se desarrolla en la membrana de cristal como
resultado de los H+ provenientes de la disolución desconocida que se difunden en la superficie de la membrana
es proporcional a la diferencia en cH+ entre la muestra desconocida y la disolución reguladora dentro del
electrodo.
Para que el potencial desarrollado en la membrana de cristal pueda ser medido, debe introducirse un electrodo
de la referencia en la disolución y ambos electrodos deben conectarse a un medidor de pH (volt). El electrodo
de referencia (por lo general un calomel [Hg-HgCl] o una media celda de Ag-AgCl) mantiene un voltaje de
referencia constan te contra el que se comparan los cambios de voltaje del electrodo medidor.
El medidor de pH refleja la diferencia de potencial entre los dos electrodos. En el caso de la celda descrita, la
ecuación de Nernst predice que un cambio de + 59.16 m\ (a 25°C, es el resultado de un aumento de diez veces
en la actividad de los H+ o una disminución de una unidad de pH entera (p. ej., pH 7.0 a 6.0).
El cambio en la temperatura afecta la respuesta. A 37°C, un cambio de 1 unidad de pH provoca un cambio a
61.5 mV La membrana de cristal del electrodo medidor debe mantenerse libre de acumulación de proteína
porque el recubrimiento de la membrana causa respuestas inactivas o erráticas.

El 𝑃𝐶𝑂2 se determina con un electrodo de pH modificado, al que se le llama electrodo de Severinghaus. Una
membrana semipermeable externa que permite que el 𝐶𝑂2 se difunda en una capa del electrólito, por lo general un
amortiguador del bicarbonato, cubre al electrodo de pH de cristal.
El 𝐶𝑂2 que se difunde a través de la membrana reacciona con el amortiguador, formando el ácido carbónico,
que luego se disocia en bicarbonato más H+. El cambio en la actividad de los H+ se mide con el electrodo de
pH y se relaciona con el 𝑃𝐶𝑂2.Los electrodos de PC02 son los más lentos para responder, debido a la reacción
química que debe terminarse.
Tipos de sensores electroquímicos.
Los sensores de macroelectrodos se han utilizado en instrumentos para gas sanguíneo desde los inicios de la
medición clínica de este gas. Se han modificado con el tiempo en un esfuerzo por simplificar su uso y reducir el
volumen de la muestra y el mantenimiento requeridos. Los microelectrodos son, en esencia, macroelectrodos
miniaturizados.
La tecnología de película gruesa y fina es otra modificación de los sensores electroquímicos. Aunque el
principio de medición es idéntico, los sensores se reducen a alambres minúsculos ensamblados en una tarjeta de
circuito impreso.
La tarjeta especial tiene surcos grabados para separar los componentes. Un material de goma especial que con
tiene los componentes requeridos (de función similar a los electrólitos de los macroelectrodos) está extendida
sobre los sensores. Para reducir el volumen de muestra requerido, se colocan varios sensores en una sola tarjeta
pequeña. Estos sensores son desechables y su fabricación resulta menos costosa, lo que reduce el
mantenimiento.

Sensores ópticos.

Otra tecnología para las mediciones de gas en la sangre se basa en el hecho de que ciertos tintes fluorescentes
reaccionan predeciblemente con productos químicos específicos, como 𝑂2, 𝐶𝑂2 y 𝐻 +.
El tinte está separado de la muestra por una membrana, como en el caso de los electrodos, y el analito se
difunde en la tinta, lo que causa un aumento o una atenuación de la fluorescencia proporcional a la cantidad de
analito.
Por lo general, una sola calibración será suficiente por períodos largos porque esta tecnología no está sujeta a
las desviaciones vistas en la tecnología electroquímica. La tecnología óptica se ha aplicado a los sistemas de gas
en la sangre internados en un órgano.
Los paquetes fibroópticos llevan la luz a sensores colocados en la punta de catéteres y otros paquetes regresan la
luz, permitiendo que los cambios en la fluorescencia se midan en un catéter dentro del sistema arterial del
paciente.
El desarrollo comercial de sistemas internos ha estado limitado por la probabilidad creciente de trombogénesis
y acumulación de proteína en la membrana, al separar la muestra de los tintes fluorescentes. Esta acumulación
impide la difusión libre de la muestra en el compartimiento medidor.
Calibración.
La temperatura es un factor importante en la medición de pH y gases en sangre.
La ecuación de Nernst especifica la salida del voltaje esperada de una celda electroquímica a una temperatura
dada. Si la temperatura del sistema de medición cambia, la salida (voltaje) cambiará.
La solubilidad de gases en un medio líquido también depende de la temperatura: a medida que baja la
temperatura, la solubilidad del gas aumenta.
Un calibrador está cerca de 6.8 y el otro de 7.38 porque la mayor parte de los electrodos del pH producen un
voltaje de “0” en este punto.
Los calibradores se deben almacenar a la temperatura indicada y no exponer al aire ambiente debido a los
cambios del pH con la absorción del 𝐶𝑂2.
La calibración de cualquier analizador de gas en la sangre puede variar dependiendo del fabricante. Dos
mezclas de gas se utilizan para 𝑃𝐶𝑂2 y 𝑃𝑂2. Un gas no tiene 0 2 para fijar el punto cero del electrodo de 0 2
(que suele ser un punto estable). El otro gas establece la ganancia (es decir, la variación en la señal del electrodo
relacionada con el cambio del analito). El gas puede tener cualquier valor.
Casi todos los instrumentos se calibran por sí solos (calibración automática a intervalos especificados) y están
programados para indicar un error en la calibración si la señal electrónica del electrodo es inconsistente con el
valor previamente programado.
Parámetros calculados.
Es posible calcular varios parámetros acido base a partir de las mediciones de pH y 𝑃𝐶𝑂2. Los fabricantes de los
instrumentos de gas en la sangre incluyen algoritmos para realizar los cálculos. Ningún parámetro calculado
tiene uso universal; muchos médicos tienen parámetros “preferidos” para la identificación de varias patologías.
El cálculo de 𝐻𝐶𝑂3- se basa en la ecuación de Henderson-Hasselbalch. Puede calcularse cuando el pH y el
𝑃𝐶𝑂2 son conocidos.
Una suposición básica es que el pK del sistema amortiguador de bicarbonato en plasma a 37°C es 6.1. La
concentración de ácido carbónico se puede calcular usando el coeficiente de solubilidad del 𝐶𝑂2 en plasma a
37°C.
La solubilidad constante para convertir 𝑃𝐶𝑂2, a milimoles por litro de 𝐻2𝐶𝑂2es 0.0307. Si la temperatura o la
composición del plasma cambia (p. ej., un aumento en lípidos, en que los gases son más solubles), la constante
debe cambiar.
El contenido total de bióxido de carbono (ct 𝐶𝑂2) es el bicarbonato más el 𝐶𝑂2 disuelto (ácido carbónico)
más el 𝐶𝑂2 relacionado con proteínas (carbamatos). Un analizador de gas en sangre se aproxima a ct𝑂2 sumando
los valores del bicarbonato y el ácido carbónico (ct𝐶𝑂2 = c 𝐻𝐶𝑂3- -+ [0.0307 X 𝑃𝐶𝑂2]).

Corrección de la temperatura.

Los valores de pH, PC02 y PO2 son dependientes de la temperatura. Por conveniencia, todas estas mediciones
se realizan a 37°C.
 ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD
Consideraciones preanalíticas.
Las mediciones de gas en sangre, están sujetas a errores preanalíticos, analíticos, y posanalíticos. Errores
preanalíticos: las introducidas durante la recolección y el transporte de las muestras antes del análisis.
Entra las fuentes de error en la recolección y el manejo de muestras de gas en la sangre se incluyen : el
dispositivo recolector, la forma y concentración de la heparina, la velocidad del llenado de la jeringa, el
mantenimiento del ambiente anaeróbico, la mezcla de la muestra para asegurar la disolución y la distribución
del anticoagulante de la heparina, y el transporte y el tiempo de almacenamiento antes del análisis.
Para la interpretación apropiada de los resultados del gas en la sangre, se debe documentar el estado del
paciente cuando se toma la muestra en términos de la ventilación.
Dispositivo recomendado para la toma de muestras de sangre arterial es una jeringa plástica
preheparinizada.
Los tubos de recolección evacuados no son apropiados para gases en la sangre.
Las formas seca y líquida de la heparina son anticoagulantes aceptables.
Debido al potencial para la dilución de la muestra cuando se usan cantidades excesivas y posible contaminación
de la heparina con aire ambiente, no se recomienda la heparina líquida.
El llenado lento de la jeringa puede ser causado por un defecto en la unión de la jeringa con la aguja. Aunque
una aguja demasiado pequeña reduce el dolor y, por lo tanto, la probabilidad de arteriospasmo y hematoma,
puede producir burbujas que afectan los valores de PCO2 y PO2, además de la hemolisis, que es importante
cuando el potasio se mide junto con el pH y los gases en la sangre. El mantenimiento de un entorno anaeróbico
es crítico para obtener resultados correctos.
El tiempo de transporte de la muestra debe ser mínimo. Debido a que el enfriamiento en agua helada de las
muestras contenidas en las jeringas de plástico puede causar cambios significativos en los valores de PO2, las
pautas de la NCCLS recomiendan que las muestras se guarden a temperatura ambiente y se analicen en menos
de 30 min.
Evaluaciones analíticas: control de calidad y prueba de eficiencia.
El control de calidad para los sistemas de sangre sólo evalúa la fase analítica del proceso de prueba. El
control de calidad para los gases de la sangre ha incluido el análisis de controles líquidos comerciales,
muestras para medir por tono, y duplicado de muestras de pacientes.
Todos estos métodos tienen limitaciones. El método ideal incluiría cierta combinación de las tres.
Los materiales comerciales de control liquido son la base de casi todas las prácticas del control de calidad,
por lo cual niveles, correspondientes a los valores bajo, esperado o “normal” y elevado para cada uno de los
analitos medidos, que pueden incluir analitos como sodio, potasio, cloruro, lactato, calcio ionizado y
magnesio, y glucosa.
La estabilidad de los materiales es variable, y éstos son susceptibles a la variación de la temperatura en el
almacenamiento y la manipulación.
Debido a que los materiales de control líquido tienen matrices significativamente diferentes a la sangre fresca.
Los controles acuosos, los materiales de control de calidad más usados, tienen una solubilidad baja de O2 lo
que los hace sensibles a los factores que afectan la determinación de PO2.
Los controles acuosos deben estar a temperatura ambiente para el análisis.
Los controles con contenido de hemoglobina y los basados en emulsión tienen una solubilidad de O2
incrementada y resisten mejor los cambios en el O2.
Tonometría es el equilibrio de un líquido con los gases de concentración conocida y bajo condiciones
controladas, como temperatura constante, presión barométrica, humidificación. Es una manera relativamente
económica de comprobar la precisión y la exactitud de las mediciones de PCO2 y PO2 cuando la sangre entera
o materiales acuosos se miden por tonos.
Cuando se utiliza sangre entera, se le considera la referencia del procedimiento para establecer la exactitud para
el PCO2 y el PO2; sin embargo, se han documentado muchos problemas, que ocasiona que la medición por
tonos sea demasiado incómoda y tardada.
Otro método: Ensayos duplicados que usan dos o más instrumentos para el análisis simultáneo de una muestra
del paciente. Las comprobaciones delta, o la diferencia en los valores obtenidos en los dos instrumentos, a
menudo detectan los problemas que podrían pasarse por alto con la rutina del control de calidad.
Un esquema eficaz de control de calidad también incluye, la revisión por parte de colegas y el análisis
duplicado de la muestra (en el mismo instrumento) para reducir al mínimo las insuficiencias de los controles
comerciales que no son idénticas a la sangre. La revisión de colegas la proporciona el fabricante de los
controles. La exactitud se estima al como parar el valor medio del laboratorio obtenido en un lote de
controles al valor promedio obtenido por muchos laboratorios en el mismo lote. Además de la desviación
estándar y del coeficiente de variación calculados de datos acumulados de control de calidad, la imprecisión se
puede estimar por el análisis duplicado de las muestras del paciente elaboradas a través de los días laborables.
Los cambios en el funcionamiento del instrumento que puedan afectar la atención del paciente se detectan
rápido usando este esquema.
Interpretación de los resultados.
Los laboratoristas necesitan ciertos conocimientos, actitudes y habilidades para obtener y analizar las muestras
para pH y gases en la sangre. Debe evaluar de inmediato los resultados de los pacientes y hacer juicios
preliminares sobre su pertinencia (¿los resultados tienen sentido?) La evaluación simple de los datos puede
revelar un problema del instrumento (posible burbuja en el compartimiento de la muestra o el enchufe de
fibrina) o un posible problema en el manejo de la muestra