Transporte de Oxígeno y Dióxido de Carbono en la Sangre

El transporte eficiente de oxígeno y dióxido de carbono (CO2) es crucial para el funcionamiento del organismo. Este proceso se realiza principalmente a través de la hemoglobina (Hb) en la sangre y se ve afectado por diversos factores, incluyendo la presión parcial de los gases y las condiciones ambientales.

Intercambio de Oxígeno en Tejidos y Pulmones

Cuando la sangre oxigenada de los capilares pulmonares llega a los tejidos, la presión parcial de oxígeno (PO2) en estos es de aproximadamente 40 mmHg debido al consumo de oxígeno por el metabolismo celular. La diferencia de PO2 entre los capilares (mayor) y los tejidos (menor) facilita la difusión del oxígeno hacia las células hasta que las presiones se igualan.

A una PO2 de 40 mmHg, la afinidad de la Hb por el oxígeno disminuye al 75%, liberando oxígeno para ser utilizado por los tejidos. La sangre venosa, con una PO2 de 40 mmHg y una saturación de Hb del 75%, regresa a los pulmones.

En los capilares alveolares pulmonares, el proceso se invierte. La PO2 en el aire alveolar es de 100 mmHg, lo que provoca la difusión del oxígeno desde el alveolo hacia el capilar hasta que la PO2 capilar se iguala a 100 mmHg.

En condiciones normales, la sangre contiene aproximadamente 15 gramos de Hb por cada 100 ml, y cada gramo de Hb puede transportar 1.34 ml de oxígeno. Por lo tanto, 100 ml de sangre pueden transportar alrededor de 20 ml de oxígeno a una PO2 de 100 mmHg. En los tejidos, donde la PO2 es de 40 mmHg, la misma cantidad de sangre libera aproximadamente 5 ml de oxígeno (el 25% del total).

Con un gasto cardíaco normal de 5 litros/minuto, la cantidad total de oxígeno cedido a los tejidos es de 250 ml/minuto. Durante el ejercicio físico, el aumento del gasto metabólico disminuye la PO2 en los tejidos, facilitando una mayor liberación de oxígeno. En estas condiciones, la Hb puede ceder hasta el 75% del oxígeno transportado, es decir, 15 ml por cada 100 ml de sangre, y el aumento del gasto cardíaco puede resultar en una entrega de hasta 3750 ml de oxígeno por minuto.

Factores que Afectan la Curva de Saturación de la Hemoglobina

La curva de saturación de la Hb puede desplazarse a la derecha o a la izquierda debido a varios factores:

• Desplazamiento a la derecha: Aumento de temperatura, aumento de la concentración de CO2 y disminución del pH (condiciones presentes en los tejidos).
• Desplazamiento a la izquierda: Disminución de temperatura, disminución de la concentración de CO2 y aumento del pH (condiciones presentes en los pulmones).

Respiración en Ambientes Especiales

Respiración en Ambientes Hiperbáricos (Buceo)

Durante el buceo, la presión ambiental aumenta significativamente. Para evitar el colapso pulmonar, se debe suministrar aire a alta presión. Esto expone la sangre en los pulmones a una presión de gas alveolar extremadamente elevada, una condición conocida como hiperbarismo.

A 10 metros de profundidad bajo el agua, la presión es de 2 atmósferas, comprimiendo el volumen de gas a la mitad según la Ley de Boyle. Los gases que respira el buceador (nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono) pueden tener efectos fisiológicos significativos a presiones elevadas.

Efecto de una PO2 Elevada

Cuando la PO2 en la sangre supera los 100 mmHg, la cantidad de oxígeno disuelto en el plasma aumenta considerablemente. Si la PO2 alveolar es de aproximadamente 3000 mmHg (4 atmósferas), el oxígeno se libera a los tejidos a una presión mucho mayor que los 40 mmHg normales, lo que puede ser perjudicial.

Toxicidad por CO2

Si el equipo de buceo funciona correctamente, la toxicidad por CO2 no es un problema, ya que la profundidad no aumenta la presión parcial de CO2 en los alvéolos. La producción de CO2 en el cuerpo no se ve afectada por la profundidad, y mientras el buceador mantenga una ventilación adecuada, la presión alveolar de CO2 se mantendrá normal.

Descompresión del Buceador

La respiración de aire a alta presión durante periodos prolongados aumenta la cantidad de nitrógeno disuelto en los líquidos corporales. La eliminación lenta del nitrógeno al ascender puede causar la enfermedad por descompresión.

Efectos del Monóxido de Carbono (CO)

El CO, producido por combustiones incompletas, tiene una afinidad por la Hb mucho mayor que el oxígeno, impidiendo el transporte de oxígeno a los tejidos. Además, modifica la curva de disociación Hb-oxígeno, dificultando la liberación de oxígeno. Incluso concentraciones bajas de CO pueden ser letales.

Efectos del Dióxido de Carbono (CO2)

El Efecto Bohr describe cómo el aumento de la PCO2 en la sangre reduce la capacidad de transportar oxígeno. El aumento de CO2 provoca acidosis intraeritrocitaria, desplazando la curva de afinidad de la Hb por el oxígeno hacia la derecha, lo que disminuye la capacidad de la Hb para transportar oxígeno y aumenta su afinidad por el CO2.

Transporte e Intercambio de CO2 en la Sangre

El CO2 se transporta de tres maneras:

• En forma de bicarbonato (60%)
• Disuelto en el plasma (10%)
• Unido a la Hb y otras proteínas plasmáticas como compuestos carbamino (30%)

En los tejidos, la PCO2 es de 45 mmHg, lo que facilita la difusión del CO2 hacia los capilares sistémicos y los eritrocitos. La anhidrasa carbónica en los eritrocitos cataliza la conversión de CO2 en ácido carbónico, que se disocia en bicarbonato e iones hidrógeno. La Hb reducida actúa como tampón, neutralizando los iones hidrógeno y facilitando la liberación de oxígeno en los tejidos. El bicarbonato producido sale del eritrocito hacia el plasma.