Intercambio y transporte de gases 1: Intercambio gaseoso

Este capítulo se centrará en los dos gases más importantes para la fisiología (CO₂ y O₂) y en como se mueven entre los espacios alveolares y las células del cuerpo. Si la difusión o transporte están alterados se produce hipoxia, que suele ir de la mano con hipercapnia. Existen varios tipos de hipoxia: 

• Hipoxia hipóxica: P_O2 arteral baja debido a altitud, hipoventilación…
• Hipoxia anémica: Disminución de la cantidad de oxígeno unido a hemoglobina. Causada por anemia, sangrados, intoxicación por monóxido de carbono.
• Hipoxia isquémica: Reducción de flujo de sangre derivado de insuficiencia cardiaca, choque o trombos.
• Hipoxia histotóxica: Incapacidad de las células para usar el oxígeno, debido a que están intoxicadas. Se suele producir por cianuro. 

Para evitar la hipoxia y la hipercapnia, el organismo utiliza sensores que responden a:

• Oxígeno: La llegada a las células debe de ser adecuada para sostener la respiración aeróbica y la producción de ATP.
• Dióxido de carbono: Se genera en el ciclo cítrico. La excreción por parte de los pulmones es importante, ya que concentraciones elevadas de este gas son depresoras del SNC y, además, un exceso produce acidosis.
• pH: El sistema respiratorio controla el pH del plasma y utiliza cambios en la ventilación para alterarlos.

1. Intercambio de gases en los pulmones y en los tejidos

El oxígeno y el CO₂ difunden desde el espacio aéreo alveolar hacia la sangre. El contenido de gases se suele medir en presiones parciales. La P_O2 alveolar normal ronda los 100 mmHg y la P_O2 de sangre venosa los 40 mmHg. Esta diferencia de presión hace que el oxígeno difunda siguiendo su gradiente de presión (de alvéolos a capilares). Cuando la sangre arterial llega a los capilares tisulares, el gradiente se invierte. Las células usan continuamente el oxígeno para la fosforilación oxidativa.

En cuanto al CO₂, la P_CO2 es mayor en los tejidos que en la sangre de los capilares sistémicos. La P_CO2 celular normal ronda los 46 mmHg y la P_CO2 del plasma arterial de 40 mmHg. El gradiente hace que este gas difunda desde las células hacia los capilares. En los pulmones, el proceso se invierte. 

1.1 La baja P_O2 alveolar disminuye la captación de oxígeno

Una disminución de la P_O2 alveolar implica que hay menos oxígeno disponible para entrar en la sangre. El flujo o perfusión de los alvéolos también debe ser adecuado. Hay dos posibles causas de una P_O2 alveolar baja:

• Que el aire inspirado tenga un bajo contenido de oxígeno.
• Que la ventilación alveolar sea inadecuada.

La composición del aire inspirado: Lo primero es una correcta captación atmosférica de este gas. El principal factor que afecta al contenido de oxígeno del aire atmosférico es la altitud.

La ventilación alveolar: Si la composición es normal, pero la P_O2 alveolar es baja, el problema está en la ventilación (se conoce como hipoventilación). La hipoventilación se puede producir por una disminución de la distensibilidad pulmonar, el aumento de la resistencia de las vías aéreas o por depresión del SNC.

1.2 Los problemas de difusión causan hipoxia

Si la hipoxia no está causada por la hipoventilación, el problema puede estar en el intercambio gaseoso. Los cambios patológicos que afectan al intercambio son:

• Disminución de la cantidad de superficie alveolar disponible para el intercambio de gases.
• Un aumento en el grosor de la barrera de intercambio.
• Un aumento en la distancia de difusión entre el espacio aéreo alveolar y la sangre. 

Superficie: El enfisema (tabaquismo la principal causa) es provocado por sustancias irritantes. Se activan los macrófagos alveolares que liberan elastasa y otras enzimas proteolíticas. Estas enzimas destruyen las fibras elásticas del pulmón e inducen la apoptosis de las células, degradando así las paredes de los alvéolos. Se gana por tanto distensibilidad, pero hay poca recuperación elástica.

Permeabilidad de la barrera de difusión: En enfermedades pulmonares fibróticas, el tejido cicatrizal engrosa la pared alveolar, por lo tanto, la difusión será más lenta.

Distancia de difusión: En ciertos estados patológicos, el exceso de líquido, aumenta la distancia entre el espacio aéreo alveolar y la sangre. Esto ocurre en el edema pulmonar, que se puede regular por el drenaje linfático, si no es grave. En estadios avanzados, por ejemplo, en insuficiencia ventricular izquierda, o en la disfunción de la válvula mitral, el equilibrio normal entre filtración y reabsorción se altera. Cuando la presión hidrostática aumenta en los capilares, el líquido sale de ellos. Un aumento que sobrepase la capacidad de drenaje de los vasos linfáticos puede acabar “inundando” el espacio aéreo alveolar. Este proceso también puede producirse si el epitelio se daña, como en procesos inflamatorios o en inhalación de gases tóxicos. Una hipoxia por acúmulo de líquido en el alvéolo, que no puede corregirse con oxígeno, se puede denominar síndrome de dificultad respiratoria del adulto.

1.3 La solubilidad de un gas afecta su difusión

Un último factor que puede afecta el intercambio gaseoso es la solubilidad del gas. El movimiento de las moléculas gaseosas desde el aire hacia un líquido depende de tres factores:

• El gradiente de presión del gas.
• La solubilidad del gas en el líquido.
• La temperatura.

Entendemos como solubilidad la facilidad con la cual un gas se disuelve en un líquido.