El enfriamiento por evaporación y alcalosis respiratoria en la palomaOPERACIONES UNITARIAS II

DARLENE ALEXA JASHIMOTO MORÁN

31 DE AGOSTO DEL 2016

Nombre del artículo: El enfriamiento por evaporación y alcalosis respiratoria en la paloma.

Autores: William A. Calder Jr. y Knut Schmidt-Nielsen

Procedencia: Departamento de Zoología, Universidad Duke

Nombre de la Revista: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

Volumen: 55

Número: 4

Año: 1966

Páginas: 750–756.

Índice Introducción Métodos Resultados Conclusiones

Introducción

Algunas aves pueden soportar la exposición a altas temperaturas altas en el aire y permitir que su temperatura corporal se eleve a un nivel letal mediante el aumento de la evaporación del agua. Esto se consigue mediante un aumento de la ventilación respiratoria.

Lo más notable en las aves es un cambio en la frecuencia respiratoria que puede aumentar más de 20 veces. Un aumento de esta magnitud tiene consecuencias considerables en el intercambio de gases en los pulmones.

En particular, puede esperarse que la eliminación de dióxido de carbono aumente y a menos que esta pérdida de alguna manera se pueda evitar, el resultado sería una alcalosis grave.

El sistema respiratorio de las aves difiere del de los mamíferos ya que los pulmones se comunican con grandes sacos de aire membranosos, donde el aire llega a ellos a través de numerosos parabronquios. Esto podría permitir que el aire pase hacia y desde los sacos de aire sin pasar a las superficies de intercambio de gases del pulmón.

Por lo tanto, la ventilación respiratoria podría aumentar sin causar alcalosis debido a la eliminación de CO2 de los pulmones. Hemos abordado este problema mediante el estudio del equilibrio ácido-base de la sangre, y se encontró que durante la regulación del calor, las palomas sufren una alcalosis grave debido a la pérdida excesiva de CO2.

Métodos

Animales: Palomas domésticas adultas (Columba livia) que pesaban entre 270 a 425 gramos. Se mantuvieron y alimentaron en aviarios externos, pero se mantuvieron en el interior a temperatura ambiente normal durante una semana antes a cualquier experimento.

Temperaturas corporales tienen una precisión de ± 0.2°C y se registraron con termopares unidos a un potenciómetro. Las temperaturas del aire por encima de 50°C se midieron con un termómetro de mercurio. Todos los experimentos se llevaron a cabo en una habitación de temperatura controlada (± 1°C) y a una humedad relativa de menos del 20%.

La evaporación y el consumo de oxígeno se determinaron de forma simultánea en un sistema abierto. La cámara de la respiración era una lata sellada de 5 galones, ventilada de 2.4-3.00 litros/min de aire seco que habían pasado por una columna de sulfato de calcio. El consumo de oxígeno se midió con un analizador de oxígeno paramagnético.

A temperatura ambiente, la frecuencia respiratoria era suficientemente baja para ser contados directamente. A alta temperatura se midió la frecuencia con un tacómetro estroboscópico.

Las muestras de sangre fueron extraídas de un tubo de polietileno colocado en la arteria cubital y llena de solución salina heparinizada. La cantidad total de sangre tomadas durante cualquier experimento fue de menos de 10% del volumen de sangre estimado.

La presión parcial de CO2 (PCO2), y el pH se midieron de acuerdo con el método de Astrup, en este método dos alícuotas de la muestra de sangre se equilibran con mezclas de gases a dos concentraciones de CO2 diferentes y se mide el pH de cada alícuota.

Resultados

La tolerancia a la temperatura alta en el aire

Las palomas toleraban las temperaturas del aire de 50°C durante varias horas. La temperatura corporal inicialmente se elevaba un poco y después se estabilizaba. En todas las temperaturas del aire por encima de 41.8°C, las aves mantuvieron su cuerpo por debajo de la temperatura del aire, y en las más altas temperaturas la temperatura corporal media era de 43.1 ± 0.7°C.

De esto se desprende que el 43.1°C es la media registrada para las palomas en la regulación de 51°C, muy por debajo de los niveles letales.

Bajas temperaturas en el aire

El calor metabólico se disipa en parte por evaporación, pero principalmente por conducción y radiación. En el punto donde la temperatura del cuerpo es igual a la temperatura del aire, no hay flujo de calor entre el medio ambiente y el cuerpo, excepto por evaporación que debe ser igual al calor producido por el metabolismo.

En otras palabras, en este punto 100% del calor metabólico producido se pierde por evaporación.

La frecuencia respiratoria y la PCO2 cambia en la sangre durante el jadeo. Las Palomas expuestas a altas temperaturas jadeaban a tasas de más de 20 veces la tasa de respiración a temperaturas moderadas. El ritmo respiratorio medio en 23-40°C era 29±3 / min, mientras que a 50°C fue de 650 ± 60. La transición de la respiración regular a jadear no es gradual; al igual que los perros.

En los mamíferos, la hiperventilación causa la pérdida de CO2 de la sangre y alcalosis. Contrariamente a la suposición de que un aumento del volumen respiratorio de las aves no tiene por qué implicar el intercambio de gases en el pulmón, nuestras mediciones de PCO2 en la sangre, y el pH durante el jadeo de las palomas indican una considerable participación.

La evaporación (línea discontinua) y la temperatura corporal (línea continua) de palomas a diversas temperaturas de aire. La evaporación: círculos abiertos por encima 50°C representan valores estimados a partir de la pérdida de peso. La cruz marcada B indica que el 100% del calor metabólico se disipa por evaporación. Temperatura: cada punto es la media de 30 min para un pájaro. La cruz marcada A es donde la temperatura del cuerpo (TB) es igual a la temperatura del aire (TA).

Tem

pera

tura

cor

pora

l

Temperatura del aire

% C

alor

met

aból

ico

Curvas de equilibrio y pH de la sangre y la PCO2 evaluadas durante no jadeo, (curva I), durante el jadeo (curva II), e inmediatamente después del cese del jadeo (curva III).

Volúmenes respiratorios de palomas en diferentes temperaturas del aire

La fracción del flujo total de aire que pasa sobre las superficies de intercambio pulmonar de gases se puede estimar a partir del volumen respiratorio mínimo y de la ventilación pulmonar estimada. Esta fracción parece disminuir a medida que el volumen respiratorio aumenta con la temperatura. La disminución sugiere una regulación que es compatible con el mecanismo de la contracción de los músculos lisos parabronquial.

Implicaciones para volúmenes respiratorios

Si suponemos que toda la evaporación se lleva a cabo en el tracto respiratorio, y que el aire expirado está saturado con vapor de agua a la temperatura corporal, se obtiene un volumen minuto respiratorio mínimo de 203 ml/min a 31°C y 1360 ml/min a 45°C. Si el aire espirado es incompletamente saturado o está a una temperatura más baja que el cuerpo, los volúmenes respiratorios estimados serían mayores.

Por otro lado, si una parte de la evaporación se lleva a cabo de la piel, los volúmenes respiratorios reales serían menores de lo esperado.

La frecuencia respiratoria no cambió significativamente a medida que la temperatura del aire se elevó de 30 a 40°C, pero la evaporación y, por tanto, el volumen corriente estimado aumentó de 7.0 a 26.8 ml.

Conclusiones

Las palomas pueden tolerar la exposición a temperaturas del aire por encima de 50 °C mientras se mantiene la temperatura corporal a 43°C. Esto se logra por evaporación de agua en una cantidad que debe corresponder a la suma de la producción de calor metabólico y calor ganado desde el medio ambiente.

A temperaturas de hasta 40°C, el aumento de la evaporación parece ser debido a una respiración profunda, mientras que la frecuencia respiratoria se mantiene sin cambios aproximadamente 30 min.

No hay ningún cambio simultáneo en la PCO2, de la sangre, lo que sugiere que el aumento de volumen respiratorio se consigue mediante los sacos de aire solamente, sin aumento en el paso de aire sobre las superficies de intercambio de gases del pulmón. A temperaturas superiores a 45°C la frecuencia respiratoria se incrementa a aproximadamente 650 ciclos/min, y a pesar de una reducción en el volumen estimado, hay una pérdida de CO2 y considerable alcalosis.

¡Gracias por su atención!