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Capítulo 365 Fisiopatología y regulación respiratoria & e365-11
La presión atmosférica total al nivel del mar es de 760 mmHg. Al
aumentar la altitud disminuye la presión atmosférica. La presión
atmosférica total es igual a la suma de las presiones parciales que
ejercen cada uno de los gases que la componen. El aire alveolar está
humidificado al 100% y, por tanto, para los cálculos del gas alveolar
también se supone que el gas inspirado está humidificado al 100%. A
una temperatura de 37 C y el 100% de humedad, el vapor de agua
ejerce una presión de 47 mmHg, independientemente de la altitud.
En condiciones normales la atmósfera contiene un 20,93% de
oxígeno. La presión parcial de oxígeno en el aire inspirado (PiO2)
a nivel del mar es, por tanto, (760 47) 20,93% ¼ 149 mmHg.
Cuando se respira oxígeno al 40% a nivel del mar, la PiO2 es
(760 47) 40% ¼ 285 mmHg. A altitudes superiores, respirando
diferentes concentraciones de oxígeno, la PiO2 es menor que a nivel
del mar, dependiendo de la presión atmosférica existente. En Denver
(altitud de 1.524 m y presión barométrica de 632 mmHg), la PiO2 en
el aire ambiental es (632 47) 20,93% ¼ 122 mmHg, y con un
40% de oxígeno es (632 47) 40% ¼ 234 mmHg.
El volumen minuto es el producto del VC por la frecuencia respiratoria. Parte del VC ocupa las vías respiratorias de conducción (espacio muerto anatómico), que no contribuyen al intercambio gaseoso en
los alveolos. La ventilación alveolar es el volumen de aire atmosférico
que entra en los alveolos y se calcula como (VC espacio muerto) frecuencia respiratoria. La ventilación alveolar es inversamente proporcional a la PACO2. Cuando la ventilación alveolar disminuye a
la mitad, la PACO2 se duplica. Por el contrario, la duplicación de
la ventilación alveolar reduce la PACO2 en un 50%. La PO2 alveolar (PAO2) se calcula mediante la ecuación del gas alveolar:
PA o2 ¼ Pio2 ðPACO2 RÞ
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donde R es el cociente respiratorio. En la práctica la PACO2 se sustituye
por la PCO2 arterial (PaCO2) y se acepta que R es 0,8. Según la ecuación
del gas alveolar, para una PiO2 determinada, un aumento en la
PaCO2 de 10 mmHg produce una reducción de PAO2 de 10 0,8 o
10 1,25 o 12,5 mmHg. Por tanto, se producen cambios proporcionales inversos de PAO2 en una magnitud igual a 1,25 cambio
PACO2 (o PaCO2).
Después de que la composición del gas alveolar está determinada
por las condiciones del gas inspirado y el proceso de la ventilación,
el intercambio gaseoso se produce mediante difusión y equilibrio
del gas alveolar con la sangre capilar pulmonar. La difusión
depende de la barrera alveolocapilar y del tiempo disponible para
lograr el equilibrio. En estado de salud el equilibrio entre el gas
alveolar y la sangre capilar pulmonar es completo tanto para el
oxígeno como para el dióxido de carbono. En las enfermedades en
las que la barrera alveolocapilar está aumentada de forma anómala
(enfermedades intersticiales alveolares) y/o cuando el tiempo disponible para el equilibrio se reduce (mayor velocidad del flujo sanguíneo)
la difusión es incompleta. Debido a su mayor solubilidad en el medio
líquido, el dióxido de carbono difunde 20 veces mejor que el oxígeno.
Por tanto, las enfermedades con defectos de difusión se caracterizan
por un gradiente alveoloarterial de oxígeno (A-aO2) elevado y por
hipoxemia. No se produce una elevación significativa de la CO2
como consecuencia de un defecto de difusión a menos que coexista
hipoventilación.
La sangre venosa que llega a los pulmones es «arterializada»
después de completar la difusión. Tras la arterialización completa la
sangre capilar pulmonar tiene los mismos valores de PO2 y PCO2 que
los alveolos. La composición de los gases arteriales, sin embargo,
es diferente de la de los alveolos, incluso en situaciones normales.
Esto se debe a que en el pulmón normal existe una cierta cantidad
de espacio muerto que se ventila, así como mezcla venosa. La
ventilación del espacio muerto hace que la PaCO2 sea más elevada
que la PACO2, mientras que la mezcla venosa o el cortocircuito
derecha-izquierda hace que la PaO2 sea menor que la del gas alveolar (v. fig. 365-11). La PaO2 refleja la cantidad de oxígeno disuelto
en la sangre, que es un componente relativamente poco importante
del contenido total de oxígeno de la sangre. Por cada 100 mmHg de
PO2 hay 0,3 ml de O2 disuelto en 100 ml de sangre. El contenido
total de oxígeno de la sangre está compuesto por el oxígeno disuelto
y el oxígeno ligado a la hemoglobina. Cada gramo de hemoglobina
transporta 1,34 ml de O2 cuando está saturado de oxígeno al 100%.
Por tanto, 15 g de hemoglobina llevan 20,1 ml de oxígeno. El contenido arterial de oxígeno (CaO2), expresado como ml O2/dl de sangre, puede calcularse como (PaO2 0,003) þ (Hb 1,34 SO2),
donde Hb son los gramos de hemoglobina por dl de sangre y SO2
es el porcentaje de saturación de la oxihemoglobina. La relación
de la PO2 y la cantidad de oxígeno transportado por la hemoglobina
es la base de la curva de disociación de la oxihemoglobina (O2-Hb)
(v. fig. 365-5). La PO2 a la que la hemoglobina está saturada al 50%
se denomina P50. A un pH normal la hemoglobina está saturada al
94% con una PO2 de 70, y se logra una escasa ganancia en la
saturación con una PO2 más elevada. Con una PO2 inferior a 50 hay
una caída brusca de la saturación y, por tanto, del contenido de
oxígeno.
El transporte de oxígeno a los tejidos depende del contenido de
oxígeno y del gasto cardíaco. Cuando la hemoglobina tiene una
saturación próxima al 100%, la sangre contiene aproximadamente
20 ml de oxígeno por cada 100 ml, o 200 ml/l. En un adulto sano el
gasto cardíaco es de aproximadamente 5 l/min, el transporte de
oxígeno es 1.000 ml/min y el consumo de oxígeno es 250 ml/min.
La sangre venosa mixta que vuelve al corazón tiene una PO2 de
40 mmHg y está saturada con oxígeno en un 75%. El contenido
de oxígeno de la sangre, el gasto cardíaco y el consumo de oxígeno
son determinantes importantes de la saturación de oxígeno en la
sangre venosa mixta. En estado de equilibrio de contenido de
oxígeno en la sangre y de consumo de oxígeno, la saturación de la
sangre venosa mixta es un indicador importante del gasto cardíaco.
Una reducción de la saturación de la mezcla venosa en este estado
indica una reducción en el gasto cardíaco.