Mecanismos de concentración y dilución urinaria. Regulación de la osmolaridad.

Mecanismos de concentración y dilución urinaria. Regulación de la osmolaridad.

Ene 21, 2022 | Unidad Temática II

Objetivo de Aprendizaje

Describe y ejemplifica los mecanismos de regulación de la osmolaridad mediados por la nefrona.

Resultados de Aprendizaje

 

Integra los saberes de la formación de orina concentrada y diluida en la resolución de un problema clínico.

 

Glosario de términos

 

Excreción: Es el producto final de eliminación resultado de los procesos de filtración, reabsorción y secreción.

Filtración: Paso de sustancias de la sangre hacia el espacio urinario a través de la barrera de filtración glomerular.

Hormona antidiurética (ADH): Es la hormona que interactúa con la nefrona para disminuir la formación de orina. También es conocida como arginina vasopresina (AVP), o argipresina, ya que tiene un efecto vasoconstrictor.

Nefrona: Unidad anatómica y funcional que conforma al riñón.

Nicturia: Micción nocturna frecuente.

Pujo miccional: Sensación de insatisfacción al vaciar la vejiga.

Reabsorción: Paso de sustancias de los túbulos renales hacia los vasos capilares que los rodean.

Secreción: Paso de sustancias de los vasos capilares (capilares peritubulares) que rodean los túbulos hacia los túbulos renales.

Tenesmo vesical: Sensación persistente de ganas de orinar tras haber finalizado la micción.

  1. Introducción

 

La nefrona es la unidad funcional del riñón y tiene la función de filtrar, reabsorber y secretar sustancias, teniendo como producto final la orina. Existen dos tipos de nefronas: las corticales y las yuxtamedulares (figura 1). Las nefronas corticales son más abundantes y tienen túbulos que apenas penetran en la médula, mientras que las nefronas yuxtamedulares sí tienen túbulos que penetran hasta la profundidad de la médula.

 

Para entender la fisiología e histología renal es requerido entender los siguientes conceptos:

  • Filtración: Paso de sustancias de la sangre hacia el espacio urinario a través de la barrera de filtración glomerular.
  • Reabsorción: Paso de sustancias de los túbulos renales hacia los vasos capilares que los rodean.
  • Secreción: Paso de sustancias de los vasos capilares (capilares peritubulares) que rodean los túbulos hacia los túbulos renales.
  • Excreción: Es el producto final de eliminación resultado de los procesos de filtración, reabsorción y secreción.

 

La filtración o ultrafiltrado de la sangre se lleva a cabo en la barrera de filtración glomerular, la cual está formada por diferentes componentes situados en el corpúsculo renal:

 

  • Endotelio capilar glomerular: son capilares que presentan fenestraciones de un diámetro mayor de 70-90 mm, más abundantes y de contornos más irregulares que las fenestraciones de otros capilares. El diafragma en estos capilares está ausente.
  • Membrana basal glomerular: llamada lámina basal gruesa, es una membrana basal que se forma a partir de la fusión de la membrana basal de los podocitos y la membrana basal de las células endoteliales glomerulares. Presenta un alto contenido de colágena tipo IV.
  • Capa visceral de la cápsula de Bowman: contiene las células epiteliales viscerales o podocitos. Estas células emiten prolongaciones alrededor de los capilares glomérulares; las primeras prolongaciones se llaman prolongaciones primarias y de ellas salen prolongaciones secundarias, también conocidas como pedicelos. Los espacios entre las prolongaciones se denominan ranuras o hendiduras de filtración, con aproximadamente 25 mm de ancho, y permiten el ultrafiltrado de la sangre.

 

El verdadero filtro está en las láminas raras debido a su alto contenido en glucosaminoglicanos polianiónicos, que restringen el movimiento de partículas y moléculas con carga negativa) a través de la membrana basal glomerular. Por esta razón, de manera normal, el riñón no permite el paso de proteínas en la orina, por lo que su presencia en esta se traduce en una alteración de la composición de la membrana basal glomerular.

 

Filtración glomerular

El primer paso para la formación de orina es la filtración glomerular. De aproximadamente 180 l de líquido filtrado al día, la mayor parte se absorbe, dejando únicamente 1 l para su excreción; esta alta tasa de filtración glomerular depende de la alta tasa de flujo sanguíneo renal y las propiedades especiales de las membranas de los capilares glomerulares.

 

Composición del filtrado glomerular y sus diferencias con el plasma

 

Como la mayoría de los capilares, los capilares glomerulares son relativamente impermeables a proteínas, por lo que el líquido filtrado, llamado filtrado glomerular, carece prácticamente de estas, así como de elementos celulares, incluidos los eritrocitos.

 

Las concentraciones de otros constituyentes del filtrado glomerular, como la mayoría de las sales y moléculas orgánicas son similares a las concentraciones en el plasma; sin embargo, algunas sustancias con peso molecular bajo, como el calcio y los ácidos grasos, que no se filtran libremente porque están unidas parcialmente a las proteínas plasmáticas tienen, en el filtrado glomerular, concentraciones diferentes a las observadas en el plasma.

La filtración glomerular está determinada por: 1) el equilibrio entre las fuerzas hidrostáticas y coloidosmóticas que actúa a través de la membrana capilar (figura 2), y 2) el coeficiente de filtración capilar (), el producto de la permeabilidad por el área de superficie del filtro de los capilares. Los capilares glomerulares tienen una presión hidrostática glomerular alta (60 mmHg) y una gran filtración capilar. En el adulto promedio la filtración glomerular es de 125 ml/min o 180 l/día. La fracción del flujo plasmático renal que se filtra (la fracción de filtración) es de aproximadamente 0.2, lo que significa que alrededor del 20% del plasma que fluye a través del riñón se filtra a través de los capilares glomerulares. El riego sanguíneo de los dos riñones es normalmente alrededor del 22% del gasto cardiaco lo que equivale aproximadamente a 1,100 ml/min.

 

La FG está determinada por: 1) la suma de las fuerzas hidrostática y coloidosmótica a través de la membrana glomerular, que da lugar a la presión neta de filtración, y 2) el coeficiente de filtración.

 

Coeficiente de filtración

 

El coeficiente de filtración ) es una medida del producto de la conductividad hidráulica y el área superficial de los capilares glomerulares; no puede medirse directamente, pero se calcula experimentalmente con la siguiente fórmula:

 

filtración glomerular (FG) / presión de filtración neta

 

Dado que la FG total en los dos riñones es de unos 125 ml/min y la presión de filtración neta 10 mmHg, el  normal se calcula en unos 12.5 ml/min/mmHg de presión de filtración. Cuando el  se expresa por 100 g de peso renal, tiene un promedio de alrededor 4.2 ml/min/mmHg, un valor unas 400 veces mayor que el de la mayoría de los otros sistemas capilares  del cuerpo. Este  alto de los capilares glomerulares contribuye a la filtración rápida de líquido.

 

Aunque el aumento del eleva la FG y la reducción del , la reduce, los cambios en  probablemente no constituyen un mecanismo importante de la regulación normal de la FG. Pero algunas enfermedades reducen el al reducir el número de capilares glomerulares funcionales (reduciendo así el área superficial para la filtración) o aumentando el espesor de la membrana capilar glomerular y reduciendo su conductividad hidráulica. Por ejemplo, la hipertensión mal controlada y la diabetes mellitus reducen gradualmente el al aumentar el espesor de la membrana basal capilar glomerular, dañando los capilares de forma tan grave que se pierde la función capilar.

Mecanismos de concentración y dilución urinaria

 

Los riñones ajustan su diuresis para compensar las ingestas de agua anormalmente bajas o altas, o las pérdidas anormalmente altas por otras rutas. Las hormonas involucradas en la coordinación de estas funciones incluyen la angiotensina II, aldosterona, el péptido natriurético auricular (PNA) y la hormona antidiurética (ADH), también llamada vasopresina. Los riñones necesitan excretar unos 600 miliosmoles/día, independientemente del volumen de agua excretada, lo cual puede calcularse mediante la siguiente fórmula:

 

Osmoles excretados/día = UOsm ⋅ V

 

donde UOsm es la osmolaridad de la orina y V es la diuresis al día.

 

Cuando la ingesta de agua es especialmente alta, el riñón humano puede generar orina con una osmolalidad tan baja como 40 miliosmoles (mOsm), diluyendo la orina unas 7.5 veces con respecto al plasma. Como los riñones deben seguir secretando 600 mOsm de solutos, el volumen de orina en una diuresis acuosa extrema se elevaría hasta los 15 l/día.

 

Por otra parte, cuando es preciso conservar agua (p. ej., cuando está restringida la ingesta de agua o cuando las pérdidas son excesivas), el riñón es capaz de generar orina con una osmolaridad alta de hasta 1 200 mOsm, concentrando la orina alrededor de 4 veces con respecto al plasma sanguíneo. Como los riñones deben seguir secretando 600 mOsm de solutos, el volumen de orina en una diuresis acuosa extrema se disminuye hasta los 0.5 l/día.

 

Cuando la osmolaridad de los líquidos corporales aumenta por encima de lo normal, el lóbulo posterior de la hipófisis secreta más ADH, que aumenta la permeabilidad al agua de los túbulos distales y de los conductos colectores, aumentando la reabsorción de agua. En cambio, una disminución de la osmolaridad del líquido extracelular disminuye la secreción de ADH, lo que disminuye la permeabilidad al agua y conduce a la excreción de mayores cantidades de orina diluida. De este modo, la presencia o falta de ADH determina, en gran parte, que el riñón excrete una orina diluida o concentrada (figura 3).

La figura 4 muestra los componentes básicos del sistema de retroalimentación osmorreceptor-ADH para el control de la concentración de sodio y la osmolaridad del líquido extracelular. Asimismo, puede observarse que la liberación de ADH está controlada también por reflejos cardiovasculares que responden a reducciones de la presión arterial y el volumen sanguíneo, originados en barorreceptores arteriales (en el cayado aórtico y el seno carotídeo) y receptores de baja presión (en las aurículas y las arterias pulmonares), respectivamente.

  1. Actividad en la sesión: aprendizaje basado en casos

 

  • Viñeta clínica #1

 

Se presenta a su consultorio un paciente masculino de 50 años con molestias al orinar. Refiere haber iniciado hace un mes de manera progresiva con pujo miccional y dificultad para iniciar la micción, así como episodios de nicturia. Actualmente presenta tenesmo vesical (deseo de orinar), disminución de la fuerza del chorro, así como su calibre. A la exploración física presenta globo vesical en hipogastrio, tenso a la palpación. Se realiza tacto rectal evidenciando la próstata con aumento de tamaño, simétrica al tacto. Se realiza ultrasonido vesical y renal donde se evidencia un aumento en el volumen urinario residual, así como hidronefrosis (dilatación del sistema colector renal). Se integra un diagnóstico de retención aguda de orina secundario a hiperplasia prostática benigna.

 

Responda lo siguiente y justifique su respuesta.

 

1. ¿Qué cambios esperarías en la filtración glomerular (FG)?

a. Aumento de la FG

b.Disminución de la FG

c. No presenta cambios por los mecanismos de compensación

2. Mediante un esquema muestre los cambios en la presión de filtración neta. ¿Qué relación tiene con la FG?

3. ¿Cuál sería la respuesta esperada por parte de la mácula densa?

a. Aumentar la resistencia aferente

b. Aumentar la resistencia eferente

c. Aumentar el área superficial en los capilares glomerulares

4. La respuesta simpática en el sujeto, ¿qué efecto tendría en la FG?

a. Aumentar la resistencia aferente

b. Aumentar la resistencia eferente

c. Aumenta el área superficial en los capilares glomerulares

 

  • Viñeta clínica #2

 

María, de 19 años, pertenece al equipo femenil de atletismo de su escuela. Durante su entrenamiento, tras haber recorrido 10 km, presenta visión borrosa y cae inconsciente al piso.

 

1. ¿Qué células son las principales liberadoras de renina en el cuerpo humano?

a. Mácula densa

b. Células yuxtaglomerulares de la arteriola aferente

c. Células yuxtaglomerulares arteriola eferente

2. ¿Cuál es el sitio principal de acción de la aldosterona?

a. Túbulo colector

b. Túbulo proximal

c. Asa de Henle porción fina

d. Asa de Henle porción gruesa

3. María presenta resistencia a la aldosterona endógena, ¿cómo esperaría encontrar los electrolitos séricos?

a. Potasio <3.5 mEq/l, Sodio <135 mEq/l

b. Potasio >4.5 mEq/l, Sodio >145 mEq/l

c. Potasio >4.5 mEq/l, Sodio <135 mEq/l

d. Potasio <3.5 mEq/l, Sodio >145 mEq/l

 

Viñeta clínica #3

 

Julián, biólogo marino, se encuentra estudiando la vida de la tortuga golfina, durante su expedición su bote es embestido por una ballena y pierde su reserva de agua, por lo que debe beber agua de mar.

¿Qué osmolaridad plasmática presentaría Julian?

a. <280 mosm/l

b. >295 mosm/l

 

2. ¿Dónde se sintetiza principalmente la vasopresina?

a. Núcleo paraventricular

b. Tracto solitario

c. Núcleo supraóptico

3. Describa mediante un esquema las vías que actúan durante un estímulo de sed.

4. Explique la respuesta renal ante una hidratación hipertónica (agua de mar).

5. Basado en tus conclusiones previas, ¿qué cambios esperarías encontrar en el volumen y la osmolaridad de los compartimientos líquidos de Julián? Contesta en relación a la figura 5 y justifica tu respuesta.

6. Si Julián hubiese tomado grandes cantidades de agua simple en vez de agua de mar, ¿qué cambios esperarías encontrar? Contesta en relación a la figura 5 y justifica tu respuesta.

 

  • Viñeta clínica #4

 

Femenino de 80 años con diagnóstico de síndrome depresivo mayor de 6 meses de evolución. Es traída a urgencias por sus familiares al presentar náuseas y alucinaciones. A la exploración física se encuentra desorientada en tiempo y lugar. Se realiza química sanguínea y electrolitos séricos con los siguientes valores: Na+ 120 mmol/l, K+ 3.9 mmol/l, Cl- 90 mmol/l, Glucosa 88 mg/dl, BUN (nitrógeno ureico en sangre) 20 mg/dl, Na+ urinario 20 mmol/l y osmolaridad urinaria 370 mg/dl.

 

  1. Calcule la osmolaridad plasmática.
  2. Observa los escenarios que plantea la figura 5 y contesta: ¿cuál sería el efecto de administrar una solución isotónica?
  3. Explique el mecanismo de control entre la hormona antidiurética y la osmolaridad urinaria.
  4. ¿Cuál sería el efecto de la suplementación de urea en la paciente?
  5. ¿Qué porción(es) del sistema colector muestra mayor actividad ante el aumento de ADH? Explica el mecanismo.
  6. Ante un paciente con resistencia a ADH ¿cómo esperarías encontrar la osmolaridad urinaria?

 

Referencias:

  1. Hall, J. E. (2016). Guyton y Hall. Tratado de fisiología médica. 13ª edición. España: Elsevier.
  2. Barret, K. E, Barman, S. M., Boitano, S., y Brooks, H. L. (2016). Fisiología Médica. 25ª edición. México: Mcgraw-Hill.
  3. Koeppen, B. M., y Stanton, B. A. (2018). Berne & Levy. Fisiología. 7ª edición. España: Elsevier.

 

 

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Atribución 4.0 Internacional

 

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Transporte de O2 y CO2

Transporte de O2 y CO2

Ene 14, 2022 | Unidad Temática II

Objetivo de aprendizaje

 

  • Explica detalladamente el transporte de oxígeno y dióxido de carbono y ejemplifica los factores que la modifican en sus curvas de disociación.

 

Resultados de aprendizaje

 

  • El estudiante integra los conocimientos sobre la difusión y el transporte de O2 y CO2 en los sistemas cardiovascular y respiratorio, a través de la utilización de viñetas clínicas.
  • Analiza el Efecto de Bohr y Haldane.

 

Glosario de términos

Alvéolos: Concavidad semiesférica situada al final de los bronquios, en la que se realiza el intercambio de oxígeno con la sangre.

Hemoglobina (Hb): Proteína del interior de los glóbulos rojos que transporta oxígeno desde los pulmones a los tejidos y órganos del cuerpo. Aunque también existen distintos tipos de hemoglobina, por ejemplo:

HbA (adulto), HbF (fetal), HbS (anemia drepanocitica), HbC (anemia hemolítica), HbH y HgbM.

Carbaminohemoglobina = Hb+ CO2

Carboxihemoglobin= Hb + CO

Metahemoglobina = Hb + Fe3+

Sulfohemoglobina = Hb + S

pO2: Presión parcial de O2.

pCO2: Presión parcial de CO2.

 

  1. Introducción

 

Una vez que el oxígeno (O2) ha difundido desde los alvéolos hacia la sangre pulmonar, es transportado hacia los capilares de los tejidos periféricos combinado casi totalmente con la hemoglobina (Hb), de esta manera la sangre transporta de 30 a 100 veces más O2 de lo que podría transportar en forma de O2 disuelto en el agua de la sangre.

En las células de los tejidos corporales, el O2 reacciona con varios nutrientes para formar grandes cantidades de dióxido de carbono (CO2). Este dióxido ingresa a los capilares tisulares y es transportado de nuevo hacia los pulmones. El CO2, al igual que el O2 también se combina en la sangre con otras sustancias que aumentan de 15 a 20 meses el transporte del CO2.

Después de que la sangre fluya hacia los pulmones, el CO2difunde desde la sangre hacia los alvéolos, porque la presión de CO2 (pCO2) en la sangre capilar pulmonar es mayor que en los alvéolos, de esta manera el transporte de O2 y de CO2 en la sangre depende tanto de la difusión como el flujo de sangre.

 

1.1 Transporte hacia la sangre Arterial.

Aproximadamente el 98% de la sangre que entra en la aurícula izquierda desde los pulmones acaba de atravesar los capilares alveolares, oxigenándose hasta tener una presión de O2 (pO2) de aproximadamente 104 mmHg.

Un 2% de la sangre que ha pasado desde la aorta a través de la circulación bronquial, que vasculariza principalmente los tejidos profundos de los pulmones y no está expuesta al aire pulmonar; a este flujo sanguíneo se le denomina “flujo de derivación”, lo que significa que la sangre se deriva y no atraviesa las zonas de intercambio gaseoso. Cuando sale de los pulmones, la pO2 de la sangre que pasa por la derivación es aproximadamente la de la sangre venosa sistémica normal, de aproximadamente 40 mmHg. Cuando se combina la sangre del flujo de derivación con la sangre más oxigenada de los capilares alveolares, la pO2 disminuye hasta aproximadamente 95 mmHg, esta pO2 es la de la sangre que se bombea a todos los tejidos.

Estos cambios de la Po2 sanguínea en diferentes puntos del sistema circulatorio se muestran en la figura 1.

 

Figura 1. Cambios en la pO2 a lo largo del sistema cardiovascular.

1.2 Transporte de oxígeno

La molécula de O2 se combina de forma laxa y reversible con la porción hemo de la hemoglobina. Cuando la presión parcial de O2 es elevada, como ocurre en los capilares pulmonares, se favorece la unión de O2 a la hemoglobina y la liberación de dióxido de carbono (efecto Haldane). Por el contrario, cuando la concentración de dióxido de carbono es alta, como en los tejidos periféricos, se une CO2 a la hemoglobina y la afinidad por el O2 disminuye, haciendo que éste se libere (efecto Bohr).

 

La primera molécula de O2 que interacciona con la desoxihemoglobina se une débilmente, sin embargo, esta unión conduce a unos cambios conformacionales que modifican las unidades adyacentes haciendo más fácil la unión de las moléculas de O2 adicionales.

 

El O2 se transporta principalmente unido a la Hb (97%), el resto lo hace disuelto en el agua del plasma y de las células. Cada gramo de Hb puede liberar como máximo 1.34 mililitros de O2. Por tanto, la Hb de 100 mililitros de sangre se puede combinar con 20 mililitros de O2 cuando la Hb está saturada al 100%.

 

Se conoce como curva de disociación de la hemoglobina (Figura 2) a la curva sigmoidea en forma de “S” que surge al representar el porcentaje de saturación de O2 de la Hb en función de la presión parcial de O2. La curva muestra un aumento progresivo del porcentaje de Hb con O2 a medida que aumenta la pO2 sanguínea.

 

Se define como p50 a la presión parcial de O2 necesaria para conseguir una saturación de la Hb del 50% y su valor suele rondar los 27 mm de Hg. Cuanto más alta sea la p50, menor es la afinidad de la Hb por el O2 (se necesita una pO2 más alta para saturar la Hb al 50%).

 

Existen factores que, manteniendo la forma sigmoidea, desplazan la curva de disociación de la Hb hacia una u otra dirección. Cuando la afinidad de la Hb por el O2 disminuye la curva se desplaza hacia la derecha y la p50 aumenta. Cuando la afinidad aumenta, la curva se desplaza hacia la izquierda y la p50 disminuye.

 

Figura 2. . Curva de disociación de la hemoglobina.

 

Los factores que desplazan la curva a la derecha son:

  1. Acidosis: Cuando la sangre se vuelve ligeramente ácida (pH 7,2) la curva se desplaza hacia la derecha en aproximadamente un 15%.

 

  1. Aumento de 2,3-difosfoglicerato (DPG). El DPG es un polianión producido en la cadena metabólica de la glucólisis, es escaso en la mayoría de las células al inhibir su exceso la enzima que lo genera, pero en el eritrocito abunda porque se une a la hemoglobina impidiendo la inhibición de su enzima. El DPG regula la afinidad de unión de la Hb al O2 con relación a la pO2 en los pulmones. Si un adulto sano se traslada rápidamente desde el nivel del mar a un lugar de elevada altitud donde la pO2 es menor, la liberación de O2 a los tejidos se reduce. Después de unas horas la concentración de DPG en sangre aumenta, disminuyendo la afinidad de la Hb por el O2 y liberando la cantidad habitual de O2 a los tejidos. La situación se invierte cuando la persona vuelve al nivel del mar.

 

  1. Efecto Bohr: ocurre en los capilares tisulares cuando el aumento de la concentración de CO2 origina la liberación de protones. Estos protones se unen a la globina haciendo que se aumente la liberación de O2, disminuyendo la afinidad.

 

  1. Otros: aumento de temperatura (fiebre) y sulfohemoglobina.

 

Los factores que desplazan la curva hacia la izquierda son:

  • Alcalosis: cuando la sangre se alcaliniza (pH 7,6) la curva se desplaza a la izquierda, en un porcentaje similar al de la acidosis.

 

  • Hb fetal: la Hb fetal se une al DPG con menos afinidad que la hemoglobina del adulto y por tanto la HbF fija más oxígeno. De esta manera se facilita la cesión de oxígeno desde la circulación materna a la fetal.

 

  • Efecto Haldane: ocurre en los capilares pulmonares cuando la elevada concentración de O2 hace que se reduzca la afinidad de la Hb por el CO2. Esto desplaza la curva a la izquierda aumentando la afinidad por el O2 hasta 500 veces más.

 

  • Otros: monóxido de carbono (carboxihemoglobina), metahemoglobina.

 

El término cianosis hace referencia a la coloración azulada de la piel y de las mucosas, debido a una mayor cantidad de desoxihemoglobina en los vasos sanguíneos de pequeño calibre. Se distinguen dos tipos de cianosis: central y periférica. En la central existe desaturación de la sangre arterial o un derivado anómalo de la hemoglobina y están afectadas tanto las mucosas como la piel. La cianosis periférica se debe a disminución de la velocidad del flujo de la sangre en una zona determinada y a la extracción anormalmente alta del oxígeno de la sangre arterial que tiene una saturación normal. Se trata del resultado de vasoconstricción y de disminución del flujo arterial periférico. A menudo en estas enfermedades las mucosas de la cavidad bucal parecen no tener cianosis. La distinción clínica entre las sinapsis centrales y periféricas no siempre es sencilla y en algunas enfermedades como un shock cardiogénico con edema pulmonar, puede existir una mezcla de ambas clases.

 

1.3 Transporte de dióxido de carbono

 

El CO2 transportado en la sangre de tres maneras: disuelto en el plasma, en forma de bicarbonato y combinado con proteínas como compuestos carbonílicos.

 

El CO2 disuelto al igual que el oxígeno obedece la Ley de Henry, pero el CO2 es unas 20 veces más soluble que el O2. Como resultado el CO2 disuelto ejerce un papel significativo en el transporte de este gas, ya que cerca del 10% del CO2 que pasa al pulmón desde la sangre se halla en su forma disuelta.

 

El bicarbonato se forma en la sangre mediante la secuencia siguiente:

 

CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3–

 

Los compuestos carbonílicos se forman al combinarse en CO2 con los grupos amino terminales de las proteínas sanguíneas. La proteína más importante es la globina de la Hemoglobina y se forma carbaminohemoglobina. Esta reacción se produce rápidamente sin acción enzimática y la Hb reducida fija más CO2 en la forma de carbaminohemoglobina que la HbO2. También en este caso la descarga de O2 en los capilares periféricos facilita la captación de CO2 mientras que la oxigenación tiene el efecto contrario.

 

Se observa que la curva de disociación del CO2 (Figura 3) es mucho más lineal que la curva de disociación del O2, y también que cuanto menor sea la saturación de la Hb por el O2, mayor será la concentración de CO2 para una PCO2 dada. Este efecto Haldane puede explicarse por la mayor capacidad de la hemoglobina reducida para captar los iones H + que se producen cuando el ácido carbónico se disocia y por la mayor facilidad con la que la Hb reducida forma carbaminohemoglobina.

 

La curva de disociación del CO2 tiene mayor pendiente que la del O2. Esto explica la gran diferencia entre la PO2 arterial y la PO2 venosa mixta (en general unos 60 mm Hg) y la pequeña diferencia para la pCO2 (alrededor de 5 mm Hg).

Figura 3

 

  1. Actividad en clase:

Instrucciones: discutir con los alumnos el siguiente caso clínico. A continuación, pueden responderse las preguntas relacionadas con el caso de manera individual, en equipos o todo el grupo guiados por el profesor. Pueden consultarse las respuestas correctas del cuestionario en el ANEXO 1. Asimismo, se sugiere a los profesores revisar los problemas clave de aprendizaje y las notas didácticas adicionales por pregunta que se incluyen en el ANEXO 2.

 

2.1 Carlos se desmayó

Parte I. Cuando Carlos regresó a su apartamento a las 5 de la tarde, encendió su viejo calentador de queroseno. Había sido un día frío a finales de primavera y su apartamento del tercer piso estaba frío. Después de pasar una hora preparando la cena, comió mientras veía las noticias de la noche. Notó que su visión se volvió progresivamente borrosa. Cuando se levantó para ir a la cocina se sintió mareado e inestable. Al llegar a la cocina se desorientó mucho y se desmayó. Lo siguiente que recuerda fue despertarse en la unidad de cuidados intensivos del hospital. Sus amigos pasaron cerca de las 7 de la tarde y encontraron a Carlos inconsciente en el piso de la cocina. En ambulancia lo llevaron inconsciente al hospital.

Una muestra de sangre arterial extraída cuando llegó por primera vez al hospital muestra los siguientes valores:

N2 O2 CO2 CO
573 mmHg 95 mmHg 40 mmHg 0.4 mmHg

 

Pregunta 1. ¿Las mediciones de qué gas(es) en sangre muestran anomalías en la presión o presiones parciales?

  1. N2, O2 y CO.
  2. CO y CO2.
  3. Solo CO.
  4. N2 y CO.
  5. O2 y CO.

 

Parte II. Una medición de la sangre de Carlos revela que la Hb está saturada al 50% con CO (50% HbCO). En la figura 1 se muestra la curva de saturación de oxígeno-Hb en sangre de Carlos (50% HbCO) y en condiciones normales (2% HbCO). La unión del CO2 a la Hb es normal en ambos casos.

 

Figura 1. La curva de saturación de oxígeno-hemoglobina (Hb) en sangre de Carlos (50% HbCO) y en condiciones normales (2% HbCO).

 

Pregunta 2. ¿Cuál es el porcentaje aproximado de saturación de Hb por O2 en sangre arterial normal?

  1. 100%.
  2. 97%.
  3. 75%.
  4. 50%.
  5. 35%.

 

Pregunta 3. ¿Cuál es la cantidad máxima de O2 (ml/100 ml de sangre) que se puede transportar en la sangre arterial de Carlos?

  1. 2 ml/100 ml.
  2. 5 ml/100 ml.
  3. 10 ml/100 ml.
  4. 15 ml/100 ml.
  5. 20 ml/100 ml.

 

Pregunta 4. CO potencia el efecto Bohr. Esto significa que el CO provocará un cambio más pronunciado de la curva de saturación de Hb-oxígeno a la:

 

Pregunta 5. Si la PO2 en los tejidos corporales es de 20 mmHg, ¿cuál es la mejor estimación de la cantidad de O2 (ml/100 ml) que se puede liberar de la sangre de Carlos cuando circula en sus capilares sistémicos?

  1. <1 ml/100 ml.
  2. 1 ml/100 ml.
  3. 2,5 ml/100 ml.
  4. 5 ml/100 ml.
  5. 10 ml/100 ml.

 

Pregunta 6. En la sangre de Carlos, la presión parcial de CO en la sangre es mucho más baja que la PO2, pero el porcentaje de saturación de Hb por cada gas es igual. Este resultado indica que la afinidad de la Hb por el CO es, aproximadamente, ¿cuántas veces mayor en comparación con el O 2?

  5. 1,783.

 

Pregunta 7. ¿Esperaría que el trastorno de Carlos se acompañe de hiperventilación mediada por quimiorreceptores?

  1. Sí, porque el porcentaje de saturación de oxígeno de Hb en su sangre se reduce.
  2. Sí, porque el CO actúa como un neurotransmisor del sistema nervioso central y los quimiorreceptores centrales se encuentran en el cerebro.
  3. Sí, porque los quimiorreceptores periféricos de los cuerpos carotídeo y aórtico detectan una presión parcial elevada de CO.
  4. No, porque la PO2 en su sangre es normal.
  5. No, porque el CO no puede difundirse a través de la barrera hematoencefálica.

 

Pregunta 8. Fundamentalmente, la condición de Carlos es un problema de:

  1. Ventilación pulmonar.
  2. Difusión a través de la membrana respiratoria entre el espacio aéreo alveolar y los capilares alveolares.
  3. Transporte de gases entre los capilares alveolares y los lechos capilares en otros tejidos.
  4. Intercambio de gases disueltos entre la sangre y el líquido intersticial en los tejidos periféricos.
  5. Absorción de oxígeno y liberación de CO 2 por las células en los tejidos periféricos.

Pregunta 9. Con respecto a la fisiología de la respiración externa, el trastorno de Carlos es muy análogo a:

  1. Hipoventilación inducida por barbitúricos.
  2. Vértigo.
  3. Anemia hemorrágica aguda.

 

Pregunta 10. ¿Cuál de los siguientes NO es un componente apropiado de un plan de tratamiento agresivo para el trastorno de Carlos?

  1. Administración de una mezcla de gases respirables con alto porcentaje de oxígeno.
  2. Alcalinización de la sangre (aumento del pH).
  3. Reemplazo parcial de sangre con sangre completa normal y compatible.
  4. Administración de una mezcla de gases respirables con niveles elevados de CO2.

 

2.2 ¡El neonato se ve azul!

 

Recién nacido a término sin complicaciones durante el parto, APGAR 8/9, sin datos de dificultad respiratoria. Durante la exploración secundaria el explorador se percata de la presencia de lechos ungueales de tinte cianótico, así como lengua y labios. Pese a la cianosis en lechos ungueales no hay signos de dificultad respiratoria. Presenta saturación O2 de 74%. Se inicia oxigenoterapia complementaria con puntas nasales mejorando la saturación de oxígeno, así como la cianosis de lechos ungueales. Se realiza biometría hemática con parámetros normales y radiografía de tórax sin alteraciones; el ecocardiograma presenta flujos sin alteraciones. Se realiza evaluación de hemoglobina revelando una mutación estructural con afección de la afinidad de oxígeno (hemoglobina Kansas), por lo que presenta menor afinidad por el oxígeno.

Pregunta 1. ¿Cuál de las siguientes curvas puede pertenecer al caso presentado?

A)

B)

C)

 

Pregunta 2. ¿Cuál es la pO2 para alcanzar una saturación del 50%?

 

Pregunta 3. Explique la relación entre la presencia de cianosis y la menor afinidad de oxígeno por la hemoglobina.

 

Pregunta 4. Enliste las variantes que desplazan la curva hacia la izquierda.

 

 

 

Referencias:

 

La actividad está basada en el trabajo de: Cliff W. H. (2006). Case-based learning of blood oxygen transport. Advances in physiology education, 30(4), 224–229. DOI: 10.1152/advan.00003.2006

Hall, J. E. (2016). Guyton y Hall. Tratado de fisiología médica. Madrid, España: Elservier.

 

ANEXO 1.

Respuestas de las preguntas

 

Pregunta 1. c) Solo CO.

Pregunta 2. b) 97%.

Pregunta 3. c)10 ml/100 ml.

Pregunta 4. a) Derecha.

Pregunta 5. c) 2,5 ml/100 ml.

Pregunta 6. c) 238.

Pregunta 7. d) No, porque la PO2 en su sangre es normal.

Pregunta 8. c) Transporte de gases entre los capilares alveolares y los lechos capilares en otros tejidos.

Pregunta 9. d) Anemia hemorrágica aguda.

Pregunta 10. b) Alcalinización de la sangre (aumento del pH).

 

ANEXO 2.

Problemas clave de aprendizaje y las notas didácticas adicionales

 

Pregunta 1

PROBLEMAS CLAVE DE APRENDIZAJE

Los estudiantes deben conocer las presiones parciales arteriales normales de los principales gases en sangre como punto de comparación. Los estudiantes deben darse cuenta de que normalmente se encuentran pequeñas cantidades de CO en la sangre, pero a presiones parciales considerablemente inferiores al valor informado para el paciente.

 

Pregunta 2

PROBLEMAS CLAVE DE APRENDIZAJE

Los estudiantes deben identificar la PO2 normal de la sangre. El estudiante debe poder usar la gráfica para derivar el porcentaje de saturación en función de la presión parcial. La pregunta 2 brinda una oportunidad para que el instructor pregunte a los estudiantes sobre su comprensión de lo que representa la curva de disociación oxígeno-Hb y cómo se generó.

 

NOTAS DIDÁCTICAS ADICIONALES

Los instructores deben señalar que el eje que muestra el porcentaje de saturación de oxígeno representa el porcentaje del total de sitios de unión de Hb potencialmente disponibles para el oxígeno que en realidad están ocupados por oxígeno. El CO no reduce los sitios de unión totales, pero no los hace disponibles para la unión de oxígeno.

 

Pregunta 3

PROBLEMAS CLAVE DE APRENDIZAJE

Los estudiantes deben saber que el valor de ml/100 ml es la medida de la capacidad de transporte de oxígeno de la Hb en sangre. Los estudiantes deben poder usar el gráfico para derivar el valor de ml/100 ml de sangre arterial envenenada con CO en función de su PO2. La pregunta 3 brinda una oportunidad para que el instructor evalúe las concepciones de los estudiantes sobre cómo el CO provocó una reducción en la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre.

 

Pregunta 4

PROBLEMAS CLAVE DE APRENDIZAJE

Los estudiantes deben saber cómo se altera la forma de la curva de saturación de oxígeno-Hb por cambios en la concentración de iones de hidrógeno. La pregunta 4 brinda una oportunidad para que el instructor evalúe la comprensión del alumno de cómo los cambios en la forma de la curva influyen en la absorción y entrega de oxígeno.

 

NOTAS DIDÁCTICAS ADICIONALES

Los instructores pueden querer abordar el hecho de que el CO mejora el efecto de Bohr del ácido fijo y que la dirección y extensión del cambio depende de si la sangre está en los pulmones o en los tejidos.

 

 

Pregunta 5

PROBLEMAS CLAVE DE APRENDIZAJE

Los estudiantes deben reconocer que la cantidad de oxígeno que llega a los tejidos es la diferencia entre la cantidad de sangre que ingresa por las arterias y la cantidad que sale después de que la sangre se equilibra con los tejidos en los capilares. La pregunta 5 brinda al instructor la oportunidad de evaluar si los estudiantes comprenden que la curva de disociación oxígeno-Hb puede usarse para determinar diferencias en el contenido de oxígeno de la sangre que se encuentra en diferentes lugares del cuerpo.

 

NOTAS DIDÁCTICAS ADICIONALES

Es probable que la PO2 en los tejidos corporales se reduzca mucho más que 20 mmHg durante la intoxicación por CO, ya que la PO2 tisular no es fija, sino que es una variable dependiente de la extracción de oxígeno tisular. Los instructores deben abordar la cuestión de si se espera que el consumo de oxígeno en los tejidos de una persona intoxicada por CO se reduzca en la medida que implica la respuesta a la pregunta.

 

Los instructores pueden alterar la pregunta planteando una PO2 tisular significativamente más baja o pueden pedir a los estudiantes que determinen la PO2 en los fluidos tisulares de un individuo envenenado con CO en la condición en la que el consumo de oxígeno tisular ha permanecido normal.

 

Pregunta 6

PROBLEMAS CLAVE DE APRENDIZAJE

Los estudiantes deben darse cuenta de que el CO compite con el oxígeno por unirse a la Hb. Los estudiantes deben comprender que la afinidad es una medida de la tendencia de una molécula (ligando) a unirse a su objetivo (receptor) y que puede expresarse como el porcentaje de ocupación del objetivo a una concentración conocida del ligando. Los estudiantes deben saber que el porcentaje de saturación es una medida del porcentaje de ocupación y que PO2 es una medida de la concentración de ligando. Los estudiantes deben darse cuenta de que cuando dos ligandos en competencia muestran un porcentaje de ocupación equivalente, entonces la relación de las concentraciones (o presiones parciales) de los dos ligandos diferentes refleja la relación inversa de sus afinidades relativas. El instructor tiene la oportunidad de evaluar el grado de comprensión de los estudiantes sobre el transporte de oxígeno por la sangre como un proceso de unión específica y reversible a la Hb.

 

Pregunta 7

PROBLEMAS CLAVE DE APRENDIZAJE

Los estudiantes deben comprender que el sistema de control respiratorio regula la ventilación monitoreando selectivamente la PO2 en la sangre arterial. La pregunta 7 brinda una oportunidad para que el instructor evalúe cómo los estudiantes comprenden la relación fisiológica entre la monitorización del oxígeno en sangre y el suministro de oxígeno desde los pulmones a los tejidos.

 

NOTAS DIDÁCTICAS ADICIONALES

Los instructores pueden querer incluir la dimensión adicional que surge de la acidosis metabólica inducida por la falta de oxígeno prolongada y pedirles a los estudiantes que expliquen su impacto en la regulación de la ventilación en un individuo intoxicado por CO.

 

Pregunta 8

PROBLEMAS CLAVE DE APRENDIZAJE

Los estudiantes necesitan conocer los pasos individuales y la secuencia de eventos en el transporte de oxígeno desde los pulmones a las células. La pregunta 8 brinda la oportunidad de evaluar hasta qué punto los estudiantes comprenden cómo y dónde funciona la Hb en la respiración externa.

 

NOTAS DIDÁCTICAS ADICIONALES

El problema del transporte inadecuado de oxígeno se extiende más allá del paso específico de la respiración externa afectada por la intoxicación por CO. El instructor puede querer desafiar a los estudiantes a que expliquen las consecuencias secundarias del envenenamiento por CO en cada uno de los eventos subsiguientes en la respiración externa.

 

Pregunta 9

PROBLEMAS CLAVE DE APRENDIZAJE

Los estudiantes necesitan información sobre cómo cada trastorno altera la química del oxígeno de la sangre. La pregunta 9 brinda otra oportunidad para que los estudiantes demuestren que comprenden cómo funciona la Hb en la respiración externa al identificar el trastorno fisiopatológico cuyo efecto se corresponde mejor con la acción inhibidora del CO sobre la Hb en la sangre.

 

NOTAS DIDÁCTICAS ADICIONALES

Emparejar por analogía requiere un razonamiento cuidadoso. Es posible que los instructores quieran pedirles a los estudiantes que expliquen hasta qué punto la intoxicación por CO es o no análoga a cada uno de los trastornos descritos.

 

Pregunta 10

PROBLEMAS CLAVE DE APRENDIZAJE

Los estudiantes necesitan conocer el efecto de la concentración sobre la inhibición competitiva, el efecto de los cambios de pH sobre la absorción y liberación de oxígeno por la Hb, el efecto de la dilución sobre la acción de una molécula inhibidora y el efecto de una presión sanguínea parcial elevada de CO. 2 sobre las tasas de ventilación y excreción de sustancias volátiles del cuerpo. Esta pregunta multifacética brinda a los estudiantes la oportunidad de rastrear las relaciones de causa y efecto que conducen a los cambios en la respiración externa inducidos por cada uno de estos tratamientos. Este análisis permite a los estudiantes determinar si cada tratamiento mejoraría o no la capacidad de la sangre para suministrar oxígeno a los tejidos al contrarrestar el efecto del envenenamiento por CO.

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Atribución 4.0 Internacional

 

 

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Mecánica de la ventilación pulmonar. Espirometría.

Mecánica de la ventilación pulmonar. Espirometría.

Ene 13, 2022 | Unidad Temática II

Objetivos de aprendizaje

  • Explica los procesos fisiológicos dentro de la inspiración y espiración, y extrapola la mecánica ventilatoria a lo observado durante la espirometría.

Resultado de aprendizaje

  • Analiza las fuerzas que participan en los procesos de inspiración y espiración, y las correlaciona con los factores que afectan el flujo de aire durante la ventilación.

    Glosario de términos

    Capacidades pulmonares: Combinación de dos o más volúmenes pulmonares.

    Disnea: Dificultad para respirar (sensación de falta de aire).

    Espirometría: Estudio no invasivo estudio del volumen y ritmo del flujo de aire inspirado y espirado por unidad de tiempo y de manera forzada.

    Espirograma: Es el registro del movimiento del volumen de aire que entra y sale de los pulmones

    Hipocratismo digital: También conocido como acropaquia, es la deformidad de las falanges distales de los dedos (“dedos en palillo de tambor”).

    Murmullo vesicular: Ruido que se escucha a la auscultación pulmonar en todos los sitios en los que el tejido pulmonar está en contacto con la pared torácica. Se escucha con mayor claridad en las axilas, debajo de las clavículas y en las regiones infraescapulares como un soplo muy suave y es un ruido inspiratorio continuo.

    Neumotacógrafo: Es un instrumento que puede medir el flujo respiratorio.

    Patrón obstructivo: Se le conoce así a la disminución en el flujo de aire debido a la obstrucción de las vías respiratorias.

    Patrón restrictivo: Es aquel en la que existe la disminución en la capacidad pulmonar total debido a la restricción de los pulmones y la pared torácica.

    Roncus: Ruido anormal a la auscultación pulmonar que se puede producir por la presencia de moco espeso o por la disminución de la luz por la contracción del músculo bronquial y edema de la mucosa. A la palpación pueden acompañarse de la sensación táctil de frémito.

    Volúmenes pulmonares: Estudio la cantidad de aire que existe en nuestros pulmones durante inspiración, espiración y de manera residual.

     

    1. Introducción

    El espirograma es el registro del movimiento del volumen de aire que entra y sale de los pulmones, se obtiene mediante una prueba de función pulmonar llamada espirometría. Para analizar lo observado en la espirometría, debemos conocer que existen distintos volúmenes y capacidades pulmonares que se obtienen en esta prueba y se describen a continuación (figura 1):

    1.1 Volúmenes Pulmonares

    Se describen cuatro volúmenes que cuando se suman, son iguales al volumen máximo al que se pueden expandir los pulmones:

    a) Volumen corriente o volumen de ventilación pulmonar: es la cantidad de aire que ingresa a los pulmones con cada inspiración o que sale en cada espiración en reposo. Es de aproximadamente 500 ml en el varón adulto.

    b) Volumen de reserva inspiratoria: se registra cuando se realiza una inspiración forzada, corresponde al aire inspirado adicional al volumen corriente (aproximadamente 3,000 ml)

    c) Volumen de reserva espiratoria: se registra cuando se realiza una espiración forzada, corresponde al aire espirado adicional al volumen corriente (aproximadamente 1,100 ml).

    d) Volumen residual: es el volumen de aire que queda en los pulmones después de una espiración forzada; es en promedio de 1,200 ml.

    La cantidad de aire inspirado por minuto o ventilación pulmonar normal es de 6 l (500 ml por respiración, por 12 respiraciones por minuto).

    1.2 Capacidades pulmonares

    En el estudio del paciente con alteraciones pulmonares, a veces es deseable considerar la combinación dos o más de los volúmenes pulmonares. Estas combinaciones se denominan capacidades pulmonares, las cuales se describen a continuación:

    a) Capacidad inspiratoria: Es igual al volumen corriente más el volumen de reserva inspiratoria. Representa la cantidad de aire que una persona puede inspirar, comenzando en el nivel espiratorio normal y distendiendo los pulmones hasta la máxima capacidad, su valor aproximado es de 3600 ml.

    b) Capacidad residual funcional: Es el volumen de reserva espiratoria más el volumen residual. Representa el aire que queda en los pulmones al final de una espiración normal. La capacidad residual funcional corresponde al volumen pulmonar en el que la tendencia de retracción de los pulmones y la tendencia opuesta de la pared torácica a expandirse son iguales, es decir están en equilibrio, y corresponde a la posición de reposo del aparato respiratorio (aproximadamente 2,300 ml).

    c) Capacidad vital: Es el máximo volumen de aire espirado tras un esfuerzo inspiratorio máximo. Se obtiene sumando el volumen de reserva inspiratorio más el volumen corriente, más el volumen de reserva espiratoria (aproximadamente 4,600 ml).

    En clínica el valor de la capacidad vital es importante debido a que se utiliza como un índice de la función pulmonar.

    d) Capacidad pulmonar total: Es el volumen máximo que puede ingresar a los pulmones tras un esfuerzo inspiratorio máximo (aproximadamente 5,800 ml). Se obtiene sumando la capacidad vital más el volumen residual.


    Figura 1- Volúmenes y Capacidades Pulmonares.

    1. 3 VOLÚMENES PULMONARES DINÁMICOS

    Se denominan dinámicos porque involucran el factor tiempo, para su medida se usa el espirómetro. Para realizarla se pide al sujeto que llene de aire sus pulmones al máximo, hasta alcanzar su Capacidad Pulmonar Total. Posteriormente se le pide que realice una espiración forzada durante al menos 6 segundos. Con esta maniobra se pueden medir los siguientes parámetros funcionales:

    Capacidad Vital Forzada (CVF): Es el volumen total que el paciente espira mediante una espiración forzada máxima, después de llenar sus pulmones al máximo.

    El FEF 25-75%, es el flujo de aire en la parte media de la espiración forzada entre el 25% y 75% (se mide en litros/s).  Es la medida más sensible para detectar la obstrucción precoz de las vías respiratorias, sobre todo en las de pequeño calibre. Se obtiene identificando en el trazado espirométrico el 25% y el 75% de los puntos volumétricos de la Capacidad Vital Forzada, para después medir el volumen y el tiempo entre esos dos puntos (litros/s) (Fig. 2 y 3).

    Índice FEV1/CVF (Índice de Tiffeneau): Es la relación entre el volumen espirado en el primer segundo con respecto a la capacidad vital forzada. Este valor se considera patológico cuando es menor de 0.7; todos los valores obtenidos se deben comparar con tablas de acuerdo con la edad, talla y sexo del paciente. Los valores obtenidos en un espirograma se considerarán normales si se encuentran entre el 80 y 120% de los esperados para ese paciente, de acuerdo con tablas de normalidad poblacional. Todos los volúmenes y capacidades pulmonares son aproximadamente un 20-25% menores en mujeres que en varones, y son mayores en personas de constitución grande y atléticas que en personas de constitución pequeña y asténicas.

     

    Fig. 2. Espirograma. En el eje horizontal lo que se mide es el aire espirado, por lo que el volumen es cero al inicio del registro.

    Existen dos tipos de espirómetros: los abiertos y los cerrados. Los usados en nuestro laboratorio son espirómetros de tipo abierto con medición a partir de un neumotacógrafo, que miden la diferencia de presión que se genera al pasar un flujo laminar a través de una resistencia conocida. El cabezal transforma el flujo turbulento que pasa a su través en laminar, la diferencia de presión existente entre los extremos del neumotacógrafo es directamente proporcional al flujo. El transductor de presión transforma la señal de presión diferencial en señal eléctrica, que luego es ampliada y procesada. La integración electrónica del valor del flujo proporciona el volumen movilizado.

     

      Figura 3. Curva Flujo-Volumen. Relaciona los flujos máximos generados con los volúmenes dinámicos (tanto inspiratorio como espiratorio). En el caso de la rama espiratoria, el primer 30% corresponde a esfuerzo dependiente, mientras que el resto no está relacionado con el esfuerzo si no de la compresión dinámica de las vías aéreas.

    Modificado de Koeppen B. M.,B. A. Stanton. Berne y Levy: Fisiología. Elsevier, 6ª Ed., 2009.

    2. Actividad en la sesión

    1. 1 Espirometría

    Materiales:

    Antes de realizar la práctica, ve el siguiente video en YouTube:

    https://www.youtube.com/watch?v=b2Fk13etHdw

    Ahora, haz unas pruebas con los pasos que se mencionan a continuación y sigue las recomendaciones de tu docente:

    1. Realiza una inspiración profunda y mantén el aire.
    2. Acerca tu boca a la boquilla y tapa tu nariz.
    3. Realiza una espiración profunda, lo más rápido que puedas.
    4. Inspira nuevamente pero ahora NO separes tu boca de la boquilla.
    5. Imprime tus resultados.
    6. Interpreta tus resultados con ayuda de tu Docente.

        Figura 4. Espirometría. Ejemplo.

        2.2 Biopac

        Abra el programa Biopac Student Lab y de clic en sample lesson data para seleccionar la práctica Gail L12.

        Descripción de la interfaz del simulador:

        P – P: Resta el valor mínimo del valor máximo encontrado en el área seleccionada

        Max: muestra el máximo valor en el área seleccionada

        Min: muestra el mínimo en el área seleccionada

        Delta: computa la diferencia en amplitud entre el último y el primer punto del área seleccionada

        Complete la siguiente tabla con los valores obtenidos del flujo:

         

        Volumen corriente
        Volumen inspiratorio de Reserva
        Volumen espiratorio de reserva
        Capacidad inspiratoria
        Capacidad vital
         Tabla 1 

        Preguntas

         

        • Defina capacidad pulmonar total:

         

        • Defina volumen residual:

         

        2.3 Biopac

        Abra el programa Biopac Student Sab y dé clic en sample lesson data para seleccionar la práctica Gail FEV – L13.

        Activar comando máximo y mínimo.

        Delta T: muestra la cantidad de tiempo en el área seleccionada.

        P – P: resta el valor mínimo del valor máximo encontrado en el área seleccionada.

         

        Usar la fórmula:

        VEF x % = (VEFx / CV) (100)

         

        Con la fórmula anterior y los datos en el simulador, complete los datos de la tabla 2

        CV
        VEF1
        VEF2
        VEF3
        Tabla 2 

        ¿Qué cambios esperaría encontrar en un paciente asmático?

         2.4 Viñeta Clínicas

        Viñeta clínica 1

        Masculino de 60 años, exfumador. Inició hace un año y medio con tos seca relacionada con el esfuerzo, a lo cual se agrega disnea progresiva. Presenta hipocratismo digital. Su espirometría revela capacidad vital forzada (CVF) de 65% del predicho, volumen espirado forzado al primer segundo (VEF1) de 75%, relación VEF1/CVF de 91% y capacidad pulmonar total (CPT) de 62%.

         

        • De acuerdo con los datos de la espirometría, ¿cuál es el valor más afectado y qué significado tiene, en términos sencillos?

         

        El diagnóstico de este paciente fue fibrosis pulmonar idiopática, una enfermedad que se produce cuando el tejido pulmonar se daña y se producen cicatrices. El patrón que mostró su espirometría se denomina restrictivo, y está caracterizado por la disminución de la CPT (menos de 80% del predicho) con una relación VEF1/CVF en rango normal (80 a 120% del predicho).

         

        • Basado en sus conocimientos sobre esta prueba, ¿qué significado tiene una disminución del CPT con una relación VEF1/CVF normal?

         

        Viñeta clínica 2

        Masculino de 66 años, fumador a razón de 40 cigarrillos diarios; como antecedente de importancia es trabajador de una empresa de elaboración y procesado de fibra de vidrio. Acude a consulta por presentar disnea que ha aumentado progresivamente asociada a tos escasamente productiva. A la exploración física solo se encuentra disminución del murmullo vesicular en ambos campos pulmonares y roncus dispersos, el resto sin alteraciones.

         

        Se le realizó una espirometría encontrando los siguientes valores: (figura 1)

        FVC: 4.320 L (105% del predicho),

        FEV1: 1.740 L (59% del predicho),

        FEV1/FVC (Índice de Tiffeneau): 40% del predicho

        Preguntas

        • De acuerdo con la figura 1, ¿Las curvas de flujo-volumen y volumen-tiempo cumplen los criterios de aceptabilidad?

         

        • ¿Cómo encuentra los valores obtenidos en la espirometría del paciente (FEV1/FVC, FEV1, FVC)?

         

        • ¿Qué patrón cumple la espirometría realizada?

         

        El diagnóstico del paciente es enfermedad pulmonar obstructiva crónica, padecimiento que se puede subdividir en enfisema pulmonar o bronquitis crónica. En este paciente se encuentran como factores de riesgo el tabaquismo intenso y su ocupación, en donde se encuentra expuesto a fibra de vidrio crónicamente. La espirometría cumple un patrón obstructivo, el cual se puede diagnosticar con una relación FEV1/FVC o índice de Tiffenaeu <70%.

         

        • De acuerdo a la figura 1, ¿Cómo encuentra los volúmenes pulmonares dinámicos después de la aplicación del broncodilatador?

         

         

        Figura 1

        Figura 5. Espirometría. En la figura 1, en la columna denominada “POST” se encuentran los valores tomados después de la aplicación de un broncodilatador para observar si hay mejora en los volúmenes pulmonares dinámicos; los criterios para afirmar que existió mejoría son un aumento del 12% o de 200 ml respecto a la primera toma.

        1. Anexo

        INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS

        CRITERIOS DE ACEPTABILIDAD

         

        La decisión sobre la aceptabilidad de una maniobra de espirometría forzada considerará su inicio, su transcurso y su finalización.

         

        1. El inicio debe ser rápido y sin vacilaciones. Como criterio adicional para valorar el inicio de la maniobra se puede utilizar el tiempo en alcanzar el flujo espiratorio máximo (PET), que debe ser inferior a los 120 ms. Si es mayor, se indicará al paciente que sople más rápido al inicio.

         

        1. El transcurso de la maniobra espiratoria debe ser continuo, sin artefactos ni evidencias de tos en el primer segundo que podrían afectar el FEV1. Para verificarlo, debe observarse tanto la gráfica de volumen-tiempo como la de flujo-volumen. En caso de no obtener un registro correcto, generalmente debido a tos o cierre de la glotis, se pedirá al paciente que la realice más relajado (sin dejar de soplar fuerte) y que no disminuya la fuerza generada hasta el final de la espiración.

         

        1. La finalización no debe mostrar una interrupción temprana ni abrupta de la espiración, por lo que los cambios de volumen deben ser inferiores a 25 ml durante ≥1s. El final «plano» de la maniobra solo se ve en la curva volumen-tiempo. La maniobra debe tener una duración no inferior a 6 s. Los adultos jóvenes pueden tener dificultad para mantener la espiración más de 4 s, a veces menos. En estos casos hay que verificar que el final no haya sido abrupto. En caso de una mala finalización, se pedirá al paciente que no pare hasta que se le indique, aunque le parezca que no sale aire.

         

        Una maniobra será considerada útil (de ella se derivarán los parámetros espirométricos) cuando tenga un buen inicio y no existan artefactos en el primer segundo. Se considerará que es aceptable (deberán tenerse en cuenta los errores para determinar si pueden utilizarse los parámetros espirométricos obtenidos) cuando no existan errores en el inicio, en el transcurso ni en la

        finalización.

        VER LOS EJEMPLOS GRÁFICOS DE LOS CRITERIOS DE ACEPTABILIDAD AL FINAL DE ESTE DOCUMENTO.

         

        CRITERIOS DE REPETIBILIDAD

         

        La diferencia entre las 2 mejores CV, CVF y FEV1 aceptables debe ser inferior a 150 ml. Se realizan un mínimo de 3 maniobras aceptables, con un máximo de 8, dejando entre ellas el tiempo suficiente para que el paciente se recupere del esfuerzo.

         

        Valores de referencia

        Los parámetros de las pruebas de función pulmonar presentan una gran variabilidad interindividual y dependen de las características antropométricas de los pacientes (sexo, edad, talla, peso y raza). La interpretación de la espirometría se basa en la comparación de los valores producidos por el paciente con los que teóricamente le corresponderían a un individuo sano de sus mismas características antropométricas.

         

        Interpretación

        La espirometría es útil para el diagnóstico, para la valoración de la gravedad y para la monitorización de la progresión de las alteraciones ventilatorias. Su interpretación debe ser clara, concisa e informativa y su evaluación debe ser individualizada, teniendo en cuenta la representación gráfica y los valores numéricos junto con la integración del interrogatorio clínico.   Se considera que la espirometría es normal cuando sus valores son superiores al límite inferior del intervalo de confianza (LIN). El LIN está alrededor del 80% del valor teórico del FEV1, CVF y CV, de 0,7 para la relación FEV1/FVC, y aproximadamente el 60% para el FEF25-75% en sujetos menores de 65 años y de tallas no extremas.

         

        EJEMPLOS GRÁFICOS DE LOS CRITERIOS DE ACEPTABILIDAD

        Recordar que se deben considerar los siguientes puntos: Inicio Adecuado

        • Elevación abrupta y vertical del volumen forzado y se debe alcanzar en menos de 120 ms.

        Terminación adecuada

        • Sin cambios mayores de 25 ml durante al menos 1 segundo en la curva volumen- tiempo.

        Libre de artefactos

        • Sin terminación temprana
        • Sin tos
        • Sin cierre glótico
        • Sin esfuerzo variable
        • Sin exhalaciones repetidas
        • Sin fuga alrededor de la boquilla.

        EJEMPLOS

        Inicio no adecuado. Sin presencia de elevación abrupta y vertical.

         

        Doble exhalación. Posterior a inicio que tampoco es adecuado, se presenta un segundo pico que indica que se realizó una segunda exhalación.

         

        Fuga de a aire a través de la boquilla. Se presenta inicio súbito. Con presencia de picos y descensos abruptos que indican que el flujo no es continuo por presencia de fuga intermitente de aire entre la boquilla y el paciente.

         

        Cierre glótico.  Con inicio inadecuado con doble exhalación y en la parte final de la exhalación se presenta caída abrupta del flujo, que indica que durante la exhalación forzada se presentó cierre abrupto de vía aérea superior (glotis) por el esfuerzo forzado realizado.

         

        Tos. Durante el descenso se presentan múltiples picos que indican esfuerzos súbitos y continuos sugerente de acceso de tos.

         

        Alteraciones respiratorias: un enfoque espirométrico clínico

         

        Alteraciones Obstructivas

        En este tipo de alteración las enfermedades más representativas son la Bronquitis crónica, el enfisema y el asma, las tres se engloban en el término, Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC), la cual se caracteriza por obstrucción crónica de las vías aéreas pequeñas.

        El flujo aéreo puede verse obstruido de tres formas:

        • Excesiva producción de moco en la bronquitis,
        • Estrechamiento causado por espasmo bronquial como en el asma
        • Colapso de las vías aéreas durante la espiración como en el enfisema.

         

        Se define por una relación FEV1 /FVC reducida (menor del LIN). En la práctica clínica el uso ha impuesto, por su sencillez, la definición de obstrucción a partir de una relación FEV1 /FVC menor de 0,7.

         

        Como ya se mencionó, existe una dificultad para el vaciamiento pulmonar, en la mayoría de las ocasiones el ingreso de aire es normal, lo que en la espirometría se traduce, como una disminución de la velocidad de flujo espiratorio para cualquier volumen pulmonar y aumento del volumen residual.

        Conforme la enfermedad avanza se observa disminución del índice de Tiffeneau, mayor aumento del volumen residual con Capacidad pulmonar total normal o aumentada, así como aumento de la relación Volumen Residual/Capacidad Pulmonar Total y descenso de la Capacidad Vital por el aumento del volumen residual. En adultos un descenso del índice de Tinneauf por debajo de 0.7 se considera un patrón obstructivo.

        Alteraciones restrictivas

        Se caracterizan por dificultad para el llenado pulmonar lo que originará disminución de los volúmenes pulmonares especialmente de la Capacidad Pulmonar total y de la Capacidad Vital. El diagnóstico se establece cuando la capacidad pulmonar total es menor del 80% del valor esperado.

        Se define por una FVC reducida con una relación FEV1/FVC por encima del LIN o incluso al valor medio de referencia. Se debe sospechar un trastorno restrictivo cuando la FVC esté por debajo del LIN, la relación FEV1/FVC supere su LIN.

         

        Estas alteraciones se clasifican en intraparenquimatosas extraparenquimatosas, dependiendo de dónde se encuentre lo que está causando la restricción al llenado. En las intraparenquimatosas como en la fibrosis, existe rigidez del parénquima, lo que causa que al pulmón le cueste trabajo llenarse de aire, el volumen residual disminuye con un flujo espiratorio normal o casi normal.

         

        Cuando la restricción es extraparenquimatosa por disfunción inspiratoria y espiratoria, al pulmón le cuesta trabajo llenarse y vaciarse, por lo que el volumen residual aumenta al no poder vaciarse adecuadamente.

         

        Se muestra el espirograma de un paciente normal, de un paciente con un patrón respiratorio obstructivo y el de un paciente con un patrón respiratorio restrictivo.

        Modificado de Manual para el uso e interpretación de la espirometría por el médico, 1ª Ed. Asociación Latinoamericana del Tórax. México, 2007.

        1. Referencias
          1. Fox, Stuart Ira., Fisiología Humana, 13ª edición, Mc Graw Hill, México D.F., 2014.
          2. Peter Atkins,  Julio  De  Paula,  “Atkins  Química  Física”,  8va  edición,  Editorial  Médica Panamericana, 2007.
          3. Guyton, A. C. y Hall, J. E. Tratado de Fisiología Médica. 13a Ed. Barcelona, España. Editorial Elsevier Saunders, 2016.
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          5. Boron W. y Boulpaep, E.  Medical Physiology, 3a Ed., Philadelphia,  Editorial  Elsevier- Saunders, 2017.
          6. Manual para el uso y la interpretación de la espirometría por el médico, 1ª Ed. Asociación latonoamericana del Tórax. México, 2007.
          7. Oliva Hernandez C. Estudio de la función pulmonar en el paciente colaborador Parte I. Anales de Pediatría, Asociación Española de pediatría. 2007. P 393- 406.
          8. Selman M, Mejía M, Pardo A. Fibrosis pulmonar idiopática. Rev Invest Clin. 2009 May-Jun;61(3):233-42.
          9. Blanco E, Naya C, & Rodríguez de la Iglesia MA. (2010). Varón de 43 años con disnea: EPOC?. Cad Aten Primaria, 17, p. 134.

         

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