Parte A Libro 2

Una manera práctica de expresar la velocidad de difusión de un gas, es representarla mediante el llamado coeficiente de difusión

difusión del oxígeno de la luz alveolar de la sangre y desde ésta hacia los tejidos, está influenciada por los siguientes factores:

a) Peso molecular del oxígeno (ley de Graham).

b) Gradiente de presión parcial (alvéolo-capilar) ley de Fick.

c) Solubilidad del oxígeno en agua (membrana alvéolo-capilar).

d) Solubilidad del oxígeno en sangre (coeficiente de Ostwald).

e) Superficie (área) alveolar total.

f) Espesor de la membrana alvéolo-capilar (0.5 micras).

g) Temperatura.

h) Diferencia de concentraciones (presiones parciales).

Una manera práctica de expresar la velocidad de difusión de un gas, es representarla mediante el llamado coeficiente de difusión, el cual está dado por el volumen STP de gas que se difunde en un minuto a través de un centímetro cuadrado de una membrana por cada 0.001 mm de espesor y por cada unidad torr de diferencia de presión parcial entre uno y otro lado.

Coeficientes de solubilidad

Solubilidad de los gases

_La máxima cantidad de gas que puede
disolverse en un líquido depende de tres factores:

1. La presión parcial del gas.

2. Temperatura del líquido.

3. La solubilidad específica del líquido.

La solubilidad es inversamente proporcional a la temperatura. En tanto que la presión parcial, otro factor determinante enunciado en la ley de Henry, es de particular importancia en el proceso de absorción de los gases anestésicos y en la fisiología respiratoria. Hay gases muy solubles y otros poco solubles tanto en agua, como en otros líquidos; a esta característica propia de cada gas se le designa como coeficiente de solubilidad y se expresa de manera cuantitativa.

En la representación de un sistema líquido-gas, para cada nivel de presión parcial del gas se establecerá, después de cierto tiempo, un equilibrio entre la cantidad de moléculas del gas que se incorporan al líquido y la cantidad de moléculas que salen de éste para volver a la fase gaseosa. Un proceso semejante ocurre cuando se ponen en contacto dos líquidos no miscibles que contienen disuelto un mismo gas. Cuando se alcanza la fase o estado de equilibrio en el sistema líquido-gas, la presión del gas disuelto muestra una tendencia a escapar del líquido, la cual será igual a la presión parcial del mismo gas en la fase gaseosa del sistema.

La solubilidad de un gas se puede definir utilizando los siguientes coeficientes:

a) Coeficiente de solubilidad (beta).

b) Coeficiente de solubilidad de Ostwald (lambda).

c) Coeficiente de partición o distribución (sangre-tejidos).

d) Coeficiente de solubilidad de Bunsen (alfa).

Los coeficientes de solubilidad más utilizados en la anestesiología son el coeficiente de solubilidad de Ostwald y el coeficiente de partición o de distribución (sangre-tejidos).

Coeficiente de solubilidad de Ostwald

Es el volumen de gas, medido a la temperatura del experimento, que se disuelve en la unidad de volumen de un líquido a determinada temperatura, cuando la presión del gas encima del líquido es de una atmósfera.

Coeficiente de solubilidad de Bunsen

Se define prácticamente igual que el coeficiente de solubilidad de Ostwald, pero en el coeficiente de Bunsen se toman los valores de solubilidad a la temperatura y presión del experimento expresado en unidades STP.

Influencia de la solubilidad en la farmacocinética de los anestésicos inhalatorios

La administración de los gases anestésicos a diferencia de los anestésicos intravenosos, se caracteriza por dos aspectos nuevos e interesantes. Primero, la velocidad de



	*Coeficientes de Solubilidad*

	*Coeficientes de Solubilidad*
entrada de un gas está controlada por un proceso cíclico: la respiración, así que el anestésico se presenta a los alvéolos para su absorción en una forma intermitente, alrededor de 16 a 20 veces por minuto. Segundo, muchos de estos agentes no se metabolizan ni se excretan en grado significativo (excepto el metoxiflurano), a través del hígado o el riñón, respectivamente. Los gases anestésicos actualmente disponibles son captados y eliminados casi por completo a través de los pulmones, el sitio de su absorción. Así que la curva de captación se muestra como una meseta final que representa en realidad un "equilibrio de flujos". La velocidad neta de transferencia de los alvéolos a la sangre es rápida al principio, durante la inducción de la anestesia; después se hace progresivamente más lenta conforme aumenta la concentración sanguínea, hasta que por último, al nivel sanguíneo de meseta, la velocidad de transferencia de los alvéolos a la sangre es igual a la velocidad de transferencia de la sangre a los alvéolos, cuando se alcanza el mantenimiento de la anestesia. En el equilibrio, la concentración en la sangre (Cb) se relaciona con la concentración en el aire alveolar (Ca) por medio de la ecuación: Cb = S Ca En donde (S) es simplemente la solubilidad del gas en la sangre. La solubilidad de un gas en un líquido se define como la relación de la concentración del gas disuelto con la concentración de la fase gaseosa, en equilibrio. Esta solubilidad se definió ya como coeficiente de Ostwald. La definición de solubilidad es con frecuencia confusa, pero se debe recordar que, a diferencia de los sólidos, los gases se distribuyen por sí mismos en la interfase líquido-gas, por lo que la cantidad que se disuelve aumenta sin límite "teóricamente, por lo menos" mientras aumenta la concentración en la fase gaseosa. Por tanto, la única forma racional de definir la solubilidad consiste en relacionar la cantidad de gas disuelto en un volumen dado de líquido con la concentración necesaria para mantener el gas en solución durante la fase gaseosa. Los gases anestésicos varían mucho en sus solubilidades y puesto que la solubilidad es una relación de concentraciones, no importa en qué unidades se expresen éstas siempre y cuando sean las mismas en las dos fases. La ecuación:		Cb = S (Ca) es otra forma de enunciar la ley de Henry, que relaciona la concentración del gas disuelto con la presión parcial en la fase gaseosa en el equilibrio. Cualquier substancia en estado gaseoso sigue las leyes de los gases independientemente de que su punto de ebullición esté por arriba o por abajo de la temperatura ambiental. Las diferencias principales se originan del hecho de que mientras la concentración de un gas en el aire inspirado se puede variar a voluntad hasta un 100%, la concentración máxima de un vapor está limitada por su presión de vapor a temperatura ambiente, ya que la presión de vapor es por definición la presión parcial en equilibrio con el líquido; en consecuencia, no puede existir una presión parcial más alta, cualquier tendencia a una evaporación mayor se compensa por la reentrada de moléculas de vapor a la fase líquida. Para que un anestésico líquido volátil sea útil, debe ser suficientemente potente (es decir, tener una CAM baja), o suficientemente volátil, para que la anestesia quirúrgica se pueda producir con una presión parcial (en el aire inspirado) por debajo de su presión de vapor a la temperatura ambiente. El cuadro 2 muestra las propiedades fisicoquímicas de los anestésicos volátiles que son importantes para su administración en la práctica de la anestesia. Implicaciones del coeficiente sangre/gas El coeficiente de solubilidad sangre/gas tiene implicaciones muy importantes en la práctica de la anestesia inhalatoria. El coeficiente de solubilidad sangre/gas influye de manera determinante en la cinética de captación, distribución y eliminación de		Los gases anestésicos actualmente disponibles son captados y eliminados casi por completo a través de los pulmones, el sitio de su absorción.

				La solubilidad de un gas en un líquido se define como la relación de la concentración del gas disuelto con la concentración de la fase gaseosa, en equilibrio.

				El coeficiente de solubilidad sangre/gas tiene implicaciones muy importantes en la práctica de la anestesia inhalatoria.


			*Cuadro 2.* Farmacología de los anestésicos inhalatorios Agente Coeficiente Punto de Presión de CAM(%) Pungencia de ebullición vapor en adultos N₂O=0 partición °C a 760 mm Hg de 30 a sangre/gas mm Hg a 20°C 60 años Halotano 2.40 50.2 241 0.77 1 Isoflurano 1.41 48.5 238 1.15 3 Enflurano 1.91 56.5 175 1.68 2 Sevoflurano 0.60 58.5 170 2.0 0.5 Desflurano 0.42 23.5 669 6.0 4 Adaptado de Eger, E.I.H. Anesthesiology, V 80, No. 4, Apr. 1994.

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Figura 5. Curvas de captación de anestésicos inhalatorios

Para hacer estas modificaciones en la concentración del anestésico, el anestesiólogo se auxilia de parámetros fisiológicos en el paciente, tales como: presión arterial, frecuencia cardiaca, respiración o la presencia de movimientos.

Sin embargo, la forma más exacta de medir la dosis (concentración) de un anestésico inhalatorio es determinando su concentración en el sitio de acción, es decir, en el cerebro. Como ésto es prácticamente imposible se asume que la concentración alveolar mínima (CAM) del agente es una manera aproximada para calcular los requerimientos de anestesia por el paciente. Los analizadores de gases anestésicos empleados en la actualidad, proporcionan la información adecuada referente a la fracción inspirada, fracción expirada y la CAM de los modernos anestésicos. De esta manera, el anestesiólogo puede monitorear los requerimientos de los anestésicos y estimar en forma precisa el nivel del plano de profundidad de la anestesia durante la cirugía en forma eficaz y segura.

La eliminación de los anestésicos inhalatorios también está determinada por el coeficiente de solubilidad sangre/gas. Cuando termina o se aproxima el final de la cirugía, el anestesiólogo cierra o disminuye la concentración del anestésico en el vaporizador. Esto hace que la presión parcial del anestésico descienda en el cerebro, la sangre arterial y los alvéolos, favoreciendo su eliminación a través de los pulmones. La rapidez con la cual se establece el gradiente de eliminación del anestésico está determinada por el coeficiente de solubilidad sangre/gas. Para los anestésicos que tienen una baja solubilidad en sangre como sevoflurano y desflurano, la eliminación se establece rápidamente (ver cuadro 2). En tanto que para el halotano, cuya solubilidad en sangre es mayor (2.40), su eliminación se prolonga por más tiempo, como consecuencia la recuperación también se prolonga. La figura 6, muestra las curvas de eliminación de los anestésicos inhalatorios.

Las curvas de eliminación de los anestésicos inhalatorios que se representan en la figura 6, destacan de manera importante que la eliminación de un agente anestésico, en función del tiempo está en relación directa con el grado de su solubilidad en sangre. Así, cuando se cierra el DIAL del vaporizador (FAO), la fracción alveolar (FA) del anestésico desciende exponencialmente con el tiempo de acuerdo al coeficiente de solubilidad sangre/gas. Como se observa, las curvas

los anestésicos inhalatorios. Los agentes con coeficientes de solubilidad sangre/gas bajos, como desflurano (0.42), óxido nitroso (0.47) y sevoflurano (0.60-0.69), son captados rápidamente por los alvéolos y alcanzan el equilibrio con la sangre arterial y en consecuencia con el cerebro en un tiempo corto (minutos). Con estos agentes el periodo de inducción de la anestesia y el estado anestésico (anestesia quirúrgica) se obtienen rápidamente (minutos). Por el contrario, agentes con un coeficiente de solubilidad sangre/gas alto, como el halotano (2.40), son captados más lentamente y su estado de equilibrio con la sangre arterial y el cerebro se establece de manera más tardía. Por esta razón, el periodo de inducción y la anestesia quirúrgica con halotano requieren de más tiempo para alcanzarse, que con los anestésicos de baja solubilidad en sangre (como sevoflurano y desflurano). La figura 5 ilustra las curvas de captación y la meseta de equilibrio de varios anestésicos inhalatorios.

Las curvas de captación que se representan en la figura 5, muestran claramente como los agentes de bajo coeficiente de solubilidad sangre/gas, alcanzan rápidamente y en menor tiempo el equilibrio entre la fracción inspirada (FI) y la fracción alveolar (FA), que los agentes con un coeficiente de solubilidad sangre/gas más elevado. Por otro lado, el nivel del plano de profundidad de la anestesia, una vez alcanzado el equilibrio, se puede cambiar rápidamente con los agentes poco solubles en la sangre. De esta manera, se puede ajustar con rapidez el requerimiento del anestésico en la práctica clínica aumentando o disminuyendo la concentración del agente en el DIAL del vaporizador.

La eliminación de los anestésicos inhalatorios también está determinada por el coeficiente de solubilidad sangre/gas.

Coeficientes de Solubilidad

de eliminación de los anestésicos poco solubles en la sangre como es el caso del desflurano y sevoflurano, caen rápidamente y en menor tiempo que las curvas de eliminación del isoflurano y halotano, cuyo coeficiente de solubilidad en sangre es mayor y por tanto, descienden más lentamente en función del tiempo.

La eliminación de un anestésico inhalatorio determina el tiempo del periodo de emersión y de recuperación de la anestesia. Por esta razón, los anestésicos con un coeficiente de solubilidad sangre/gas elevado como el halotano (2.40), requieren de más tiempo para su eliminación y como consecuencia la emersión y recuperación de la anestesia son más prolongados. Por el contrario agentes como el desflurano y sevoflurano que tienen una solubilidad sangre/gas baja, completan su eliminación en menos tiempo y permiten un periodo de emersión y de recuperación de la anestesia más cortos.

Otros factores que influyen en la velocidad con la cual se alcanza el equilibrio entre la fracción inspirada (FI) y la fracción alveolar (FA) son la respiración y el gasto cardiaco. Con los anestésicos que tienen un coeficiente de solubilidad sangre/gas alto, la velocidad para llegar al equilibrio entre (FI) y (FA) es lenta y la respiración es el factor principal limitante del equilibrio. Por esta razón, la hiperventilación inicial es una maniobra que se utiliza para intentar acortar el tiempo de equilibrio con anestésicos con un coeficiente de solubilidad sangre/gas elevado. Sin embargo, debe recordarse que si bien el anestesiólogo controla la respiración del paciente, la solubilidad en sangre del anestésico está fuera de su control, ya que ésta es una propiedad física intrínseca de cada anestésico y por lo tanto, no se puede cambiar.

Por otro lado para los anestésicos que tienen un bajo coeficiente de solubilidad sangre/gas, la velocidad de equilibrio se establece en forma rápida, pero para estos agentes, es el gasto cardiaco el factor principal limitante del equilibrio. Así, la velocidad de equilibrio entre (FI) y (FA) será rápida para desflurano y sevoflurano siempre y cuando se cuente con un gasto cardiaco adecuado. Se debe esperar entonces que en pacientes con un gasto cardiaco bajo (sepsis, hipovolemia, etc.), la velocidad de equilibrio no sea rápida, como ocurre en el paciente con gasto cardiaco normal. La figura 7, muestra la relación entre la solubilidad en sangre de los anestésicos inhalatorios y la implicación de la respiración y del gasto cardiaco con la velocidad de equilibrio.

Figura 6. Curvas de eliminación de anestésicos inhalatorios

Efecto de concentración y efecto de segundo gas

La velocidad de acercamiento de la concentración alveolar (FA) a la concentración inspirada (F I) es mayor entre más alta sea la concentración que se inspira. Este fenómeno se denomina efecto de concentración. El principio es evidente al imaginar una concentración de 100% de un gas anestésico en el aire inspirado. Sin importar qué tanto pase a través de los alvéolos, la concentración que quede seguirá siendo 100%. Como es de esperar, el efecto de concentración es teóricamente mayor para agentes de alta solubilidad. Sin embargo, con agentes de baja solubilidad como sevoflurano, también es posible crear un efecto de concentración aumentando su concentración inspirada originando así una "sobrepresión" en el circuito de anestesia.

La eliminación de un anestésico inhalatorio determina el tiempo del periodo de emersión y de recuperación de la anestesia.

Para los anestésicos que tienen un bajo coeficiente de solubilidad sangre/gas, la velocidad de equilibrio se establece en forma rápida, pero para estos agentes, es el gasto cardiaco el factor principal limitante del equilibrio.

Figura 7. Relación de la solubilidad con la velocidad de equilibrio y los factores que limitan este equilibrio

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De manera

simplista, puede decirse que el efecto del segundo gas es un fenómeno de "acarreo" por el gas más

concentrado en la mezcla inspirada.

En la práctica, el efecto de concentración o la técnica de sobrepresión se pueden aplicar siempre y cuando el anestésico permita su administración sin causar irritación de las vías aéreas (pungencia) o bien, no ocasione efectos cardiovasculares secundarios en el paciente (bradicardia, hipotensión, etc.).

Un aspecto interesante del efecto de concentración es el efecto de segundo gas. Si un agente como el halotano, es utilizado a una concentración baja, se asocia a un agente como el óxido nitroso a concentraciones altas, el influjo adicional de la mezcla de gases para reemplazar el óxido nitroso absorbido aumentará la concentración y la captación alveolar del halotano. De manera simplista, puede decirse que el efecto del segundo gas es un fenómeno de

"acarreo" por el gas más concentrado (óxido nitroso) en la mezcla inspirada.

Coeficientes de partición

o de distribución sangre /

tejido

Se define como la relación entre el volumen en centímetros cúbicos de gas solubilizado por cada mililitro de líquido, a la temperatura y presión del experimento. Se llama índice de partición a la razón aritmética entre los volúmenes de un gas disuelto a igual presión en volúmenes iguales de dos líquidos a determinada temperatura. El índice de partición puede encontrarse experimentalmente o bien por cálculo, si se conocen los coeficientes de Ostwald del gas para cada líquido. La relación entre la solubilidad en un tejido del organismo y la solubilidad en sangre es expresada también como índice de partición: músculo sangre, cerebro sangre, etc. Los anestésicos inhalatorios presentan un grado diferente de solubilidad en varios tejidos. La relación de este grado de solubilidad está dada por la concentración del anestésico en equilibrio en dos fases o tejidos. El cuadro 3 muestra los coeficientes de partición sangre/tejido de los anestésicos inhalatorios.

No se debe confundir el coeficiente de solubilidad aceite/gas de un anestésico con el coeficiente de solubilidad grasa/gas o grasa/sangre. La solubilidad aceite/gas se determina experimentalmente con aceite de olivo, que no es lo mismo que la grasa del tejido adiposo.

Cuadro 3.     Coeficientes de partición sangre/tejido de los anestésicos inhalatorios

     Coeficiente de     
     partición     Sevoflurano     Desflurano     Isoflurano     Halotano

     Sangre/gas     0.60     0.42     1.41     2.40
     Cerebro/sangre     1.70     1.29     1.57     1.94
     Corazón/sangre     1.78     1.29     1.61     1.84
     Hígado/sangre     1.85     1.31     1.75     2.07
     Riñón/sangre     1.15     0.94     1.05     1.16
     Músculo/sangre     3.13     2.02     2.92     3.38
     Grasa/sangre     47.50     27.20     44.90     51.10

Bioquímica aplicada a la anestesia

En la formación actual de los

médicos, una de las materias más incomprendidas y por lo tanto, temidas, es sin duda la Bioquímica.

INTRODUCCIÓN

_La concepción, que la cultura occidental

ha elaborado del mundo en que vivimos, ha cambiado muchas veces. Ha sido secudida violenta y profundamente por las revoluciones del conocimiento propuesto por seres humanos comunes y corrientes, que sólo difieren de sus congéneres en haber poseído la capacidad de poder ver y entender lo que los demás habían mirado sin haber entendido.

José Sarukhán

En la formación actual de los médicos, una de las materias más incomprendidas y por lo tanto, temidas, es sin duda la Bioquímica. En las facultades de medicina se la considera como un "filtro" (junto con la Anatomía) para que los alumnos puedan ser promovidos de grado escolar. Desgraciadamente, la mayoría de las ocasiones, el profesorado al que se le ha confiado la tarea de enseñar la bioquímica es sumamente erudito en su materia, pero poco versado en la didáctica o incluso en el enfoque que debe darse a la bioquímica que se enseña a un médico.