2.3: Regulación respiratoria del equilibrio ácido-base
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¿Cómo se vincula el sistema respiratorio a los cambios ácido-base?
La regulación respiratoria se refiere a cambios en el pH debidos a cambios de PCo 2 por alteraciones en la ventilación. Este cambio en la ventilación puede ocurrir rápidamente con efectos significativos sobre el pH. El dióxido de carbono es soluble en lípidos y cruza rápidamente las membranas celulares, por lo que los cambios en el PCo 2 resultan en cambios rápidos en [H +] en todos los compartimentos de fluidos corporales.
Una apreciación cuantitativa de la regulación respiratoria requiere el conocimiento de dos relaciones que proporcionan la conexión entre la ventilación alveolar y el pH a través de PCo 2. Estas 2 relaciones son:
- Primera ecuación - relaciona ventilación alveolar (V A) y PCo 2
- Segunda ecuación - relaciona PCo 2 y pH.
Las dos ecuaciones clave se describen en los recuadros siguientes:
Primera Ecuación: Ventilación alveolar - Relación PCO2 ArterialRelación: Los cambios en la ventilación alveolar están inversamente relacionados con cambios en el PCo 2 arterial (y directamente proporcionales a la producción corporal total de CO 2). PacO 2 es proporcional a [V CO2/V A] donde:
Alternativamente, esta fórmula se puede expresar como: \[ paCO_{2} = 0.863 \times \frac {V_{CO_{2}}} {V_{A}} \] (si VCO 2 tiene unidades de mls/min a STP y VA tiene unidades de l/min a 37°C y a presión atmosférica). |
Segunda Ecuación: Ecuación de Henderson-HasselbalchRelación: Estos cambios en el PCo 2 arterial causan cambios en el pH (como se define en la ecuación de Henderson-Hasselbalch): \[pH = pKa + \log \frac {[HCO_{3}^{-}]} {0.03 \times pCO_{2}} \] o más simplemente: La ecuación de Henderson: \[ [H^{+}] = 24 \times \frac {pCO_{2}} {[HCO_{3}^{-}]} \] |
El punto clave es que estas 2 ecuaciones pueden ser utilizadas para calcular el efecto sobre el pH de un cambio dado en la ventilación siempre que por supuesto se conozcan las otras variables en las ecuaciones (por ejemplo, la producción de CO 2 del cuerpo).
La siguiente pregunta a considerar es cómo se arma y controla todo esto, es decir, ¿cómo funciona?
Sistema de Control para Regulación Respiratoria
El sistema de control para la regulación respiratoria del equilibrio ácido-base puede considerarse utilizando el modelo de un sistema de servocontrol simple. Los componentes de un modelo tan simple son una variable controlada que es monitoreada por un sensor, un integrador central que interpreta la información del sensor y un mecanismo efector que puede alterar la variable controlada. El servocontrol significa que el sistema funciona de tal manera que intenta mantener constante la variable controlada o en un punto de ajuste particular. Esto significa que un sistema de retroalimentación negativa está en funcionamiento y los elementos del sistema están conectados en un bucle.
Los sistemas de control en el cuerpo son generalmente mucho más complejos que este simple modelo pero sigue siendo un ejercicio muy útil para intentar al principio tal análisis.
Sistema de control para la regulación respiratoria del equilibrio ácido-base |
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|---|---|---|
|
Elemento de control |
Correlación fisiológica o anatómica |
Comentario |
|
Variable controlada |
PCo Arterial 2 |
Un cambio en el PCo 2 arterial altera el pH arterial (calculado mediante el uso de la ecuación de Henderson-Hasselbalch). |
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Sensores |
Quimiorreceptores centrales y periféricos |
Ambos responden a cambios en el PCo 2 arterial (así como a algunos otros factores) |
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Integrador central |
El centro respiratorio en la médula |
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Efectores |
Los músculos respiratorios |
Un aumento en la ventilación diminuta aumenta la ventilación alveolar y por lo tanto disminuye el PCo 2 arterial (la variable controlada) calculada a partir de la 'Ecuación 1' (discutida anteriormente). El resultado neto es de retroalimentación negativa que tiende a restaurar el PCo 2 al “punto de ajuste”. |