1.-Bases fisiológicas

Para su homeostasis el organismo precisa obtener energía de forma continua, y aunque esta puede obtenerse sin el concurso del oxígeno (O2) (metabolismo anaeróbico), en circunstancias normales se obtiene mediante vías metabólicas que generan compuestos fosforilados. Estas vías precisan aporte continuo de O2 y generan dióxido de carbono (CO2) como desecho metabólico (fosforilación oxidativa, metabolismo aeróbico). Los sistemas sanguíneo y cardio-circulatorio realizan el transporte de estos gases, pero es el sistema respiratorio el responsable último de su intercambio continuo con la atmósfera.

El aire atmosférico está compuesto por una mezcla de gases: 78,08% nitrógeno (N2), 20,94% oxígeno (O2), 0,035% dióxido de carbono (CO2) y 0,93% de gases inertes, como argón y neón. La presión barométrica total (PB) es de 760 mm Hg a nivel del mar y según la Ley de Dalton está determinada por la suma de las presiones parciales de los gases que la componen.

 

Atmósfera

Tráquea

Alveolo

Sang. arterial

Sang. ven. mixta

pO2

160

150

110

100

40

pCO2

0

40

40

40

45

pH2O

0

47

47

47

47

pN2

600

563

563

573

628

Tabla 1. Presiones parciales de los gases que intervienen en el  intercambio gaseoso (mm Hg)

Dado que el O2 representa el 21% del aire atmosférico (FiO2), la presión parcial de O2 en el aire ambiente a nivel del mar (PO2) es de 160 mm Hg (PO2 = PB x Fi O2 = 760 x 0.21 ~ 160 mm Hg )

La presión parcial de O2 en el aire inspirado (PIO2), es algo menor, teniendo en cuenta la presión parcial del vapor de agua (PH2O) generado en las vías respiratorias que es de 10 mm Hg. (PI O2 = 160 - PH2O = 150 mmHg)

En la presión total del gas alveolar (Palv) intervienen tanto las presiones parciales de los gases atmosféricos (N2, O2) como las del CO2 y el vapor de agua generados de forma continua por el metabolismo. Según la ley de Dalton:

Palv = PN2 + PO2 +PCO2 + PH2O

La presión de O2 en el gas alveolar (PAO2) no puede medirse directamente pero puede estimarse mediante la Ecuación del Gas Alveolar:

PAO2 = PI O2 - (PaCO2/R )

Donde PaCO2 es la presión arterial de CO2 (equivalente a la presión alveolar, PACO2, dado el alto poder de difusión del CO2), PI O2 es la presión de oxígeno en el gas inspirado, (PaCO2/R) corresponde al oxígeno intercambiado, siendo R el cociente respiratorio, una tasa que relaciona la cantidad de CO2 generado por el metabolismo oxidativo a partir de una determinada cantidad de O2 .

R = Pa CO2 / Pa O2 = 0.8

El gradiente alvolo-arterial de oxígeno (A-aO2) corresponde a la diferencia entre la presión alveolar de O2 (PAO2) y la presión arterial de O2 (PaO2).

A-aO2 = PAO2-PaO2 = PI O2-PaCO2/R )-PaO2 = (150-PaCO2/0.8 )-PaO2

Constituye una estimación de la eficacia global del pulmón como intercambiador de gases. El valor normal es de 10-15 mmHg

El metabolismo celular requiere aporte continuo de O2 y genera, también de forma continua CO2, como desecho metabólico. El intercambio de los gases respiratorios debe producirse de forma ininterrumpida y bidireccional entre la atmósfera, el pulmón, la sangre y los tejidos. El intercambio pulmonar de gases engloba varios procesos que están íntimamente relacionados: la ventilación, la difusión, la perfusión y las relaciones ventilación-perfusión.