Trasporto dei gas respiratori nel sangue

Trasporto dei gas respiratori nel
sangue
La soluzione dei gas nei liquidi
Legge di Henry
Cacq
Pgas S gas T
Cacq = quantità di gas disciolta nella fase acquosa
Pgas = pressione parziale del gas nella fase gassosa
Sgas = solubilità del gas nell’acqua
T = temperatura
O2 (soluzione) = 3 ml/L sangue
O2 (totale) = 3 x 5 L/min (gettata cardiaca) = 15 ml/min
250 ml/min O2 richiesto a riposo.
Gettata cardiaca 85 l/min
L’emoglobina
Hb O2
HbO2
Hb = deossiemoglobina
HbO2 = ossiemoglobina
Hb O2
O2
Hb (O2 )1 O2
Hb (O2 ) 3 O2
Hb (O2 ) 2
Hb (O2 ) 4
Effetto cooperativo positivo
Curva di dissociazione dell’O2
Saturazione percentuale
HbO2 %
contenutoO2 (ml %)
100
capacitàO2 (ml %)
[HbO2]
SO2 = —————
[Hb] + [HbO2]
0 < SO2 < 1
S0,5 = PO2 in
condizioni di
semisaturazione
27-30 mmHg
Fattori che influenzano l’ossigenazione
dell’emoglobina
Effetto del pH (Effetto Bohr)
Effetti della temperatura e del 2,3DPG
Temperatura
2,3DPG
Monossido di carbonio (CO)
Trasporto della CO2
Forme della CO2 nel sangue
•
CO2 disciolto in soluzione
( 5,2 %)
•
Bicarbonato (HCO3-) di Na+ e K+
(89,8 %)
Anidrasi carbonica
CO2 H 2O
H 2CO3
H
HCO3- /H2CO3
•
Carbaminoemoglobina
CO2 + R-NH2
HCO3
20/1
( 5 %)
R-NH-COO- + H+
Curva di dissociazione nel sangue per la CO2
Effetto Haldane
KHbO2 NH 2 CO2
H 2CO3
HHbNHCOOH
KHCO3 O2
Controllo nervoso della
respirazione
Centri bulbo-pontini del respiro
Gruppo respiratorio dorsale (GRD) neuroni inspiratori (neuroni I).
Gruppo respiratorio ventrale (GRV)
neuroni espirazione attiva (neuroni E)
neuroni inspirazione profonda (neuroni I+)
Ritmicità degli atti respiratori
Meccanocettori
• Recettori ad adattamento lento sensibili alla
dilatazione polmonare presenti nella parete della
trachea e dei bronchi.
Riflesso di Hering-Breuer.
• Nocicettori da irritazione (mucosa dell’albero
bronchiale). Recettori ad adattamento rapido
(trachea, riflesso della tosse). Fibre C (pareti dei
bronchi), Recettori J (pareti degli alveoli). (edema,
istamina, bradichinina, prostaglandine).
• Fusi neuromuscolari.
I chemocettori:
periferici,
centrali.
Chemocettore periferico
Chemocettore centrale
Sensibilità dei
chemocettori
periferici
Altre influenze sul respiro
•
•
•
•
Centri encefalici superiori
Iperventilazione e lavoro muscolare
Circolazione sanguigna
Processi digestivi
Equilibrio acido-base
Formazione ioni H+ e OH- durante i processi
metabolici
Liberazione H+
Dagli aminoacidi che contengono S (metionina,cisteina ,cistina)
Cys
Glucosio (o trigliceridi o CO2) + urea + SO42- + 2H+
Dagli aminoacidi cationici (lisina, arginina, istidina)
Arg+ Cl-
Glucosio (o trigliceridi o CO2) + urea + H+ + Cl-
Liberazione OHDagli aminoacidi anionici (glutammato, aspartato)
Na+ Glu-
Glucosio (o trigliceridi o CO2) + urea + Na+ + OH-
Dai sali degli acidi organici (acetato,lattato, malato, citrato,
gluconato)
2K+ + -OOC-CHOH-CH2-COO- + 3O2
2OH-
4CO2 + H2O + 2K+ +
H+
70 + 140 mmol = 210 mmol
OH-
100 + 60 mmol = 160 mmol
————
50 mmol (H+) (al giorno)
Bilancio degli ioni idrogeno e del pH dell’organismo
I sistemi tampone dell’organismo
Plasma sanguigno pH = 7,4
Spazio intracellulare pH = 6,8-7,2
• Sistema fosfato acido – fosfato alcalino.
• Sistema proteine – proteinati.
• Sistema acido carbonico – bicarbonato.
Sistema fosfato acido – fosfato alcalino
H2PO4-
nel plasma
H+ + HPO42-
[HPO42-]
pH = pKI + log —————
[H2PO4- ]
pH = 6,8 + log 5 = 7,4
pKI= 6,8
Sistema proteine – proteinati
Gruppi
carbossilici,
gruppi
amminici,
aminoacidi acidi e basici, istidina, cisteina.
L’emoglobina è un tampone importante
Concentrazione proteine – 18 mM nel plasma e 42 mM negli
eritrociti; nel sangue 29 mM.
Sistema acido carbonico - bicarbonato
CO2 + H2O
H2CO3
[HCO3-]
pH = pKI + log —————
[CO2]
H+ + HCO3-
pKI = 6,1
[HCO3-] = 24 mM
[CO2] = 1,2 mM (40 mmHg x 0,0301 Coefficiente solubilità)
pH = 6,1 + log 20 = 6,1 + 1,3 = 7,4
Respirazione e pH del sangue
pH
CO2
H 2O
HCO3
6,1 log
CO2
H 2CO3
1,2 mM
H
HCO3
24 mM
pH = 7,4
Polmoni
Rene
Efficacia del tampone acido
carbonico/bicarbonato
Acidosi ed alcalosi, metaboliche e respiratorie
Acidosi ed alcalosi metaboliche sono alterazioni dell’equilibrio acidobase causate dalla liberazione nei liquidi organici, di un eccesso di
acidi o basi, es.
Acidosi metaboliche:
Alcalosi metabolica:
fatica muscolare
acido lattico;
diabete mellito acido acetacetico e ossibutirrico;
insufficienza renale;
diarrea profusa;
farmaci inibitori dell’anidrasi carbonica
(acetazolamide, idroclorotazide);
assunzione di NH4Cl.
vomito;
eccessiva produzione di
aldosterone Na+ H+
assunzione di sali alcalini
(NaHCO3)
Acidosi ed alcalosi respiratoria sono dovute a modificazioni
patologiche della funzione respiratoria.
Depressione dei centri nervosi, riduzione di frequenza e profondità di
respiro.
Rallentata velocità degli scambi espiratori.
Compensazione respiratoria dell’acidosi
o alcalosi metabolica