fisiología de la respiración
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FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN
Vanessa M. Dávila Conn 7º B
Aspectos generales del sistema respiratorio
Respiración
Proceso automático, rítmico y de regulación central, por el cual los músculos respiratorios hacen que el aire entre y salga de las vías respiratorias y de los alveolos.
Consume 3-5% del gasto energético corporal total
Se lleva a cabo en un tiempo de 0.8seg
Procesos básicos de la respiración 1.- Ventilación pulmonar 2.- Respiración externa (pulmonar) 3.- Respiración interna (tisular)
Aspectos generales de la respiración
La función principal del pulmón consiste en distribuir el aire y el flujo sanguíneo para el intercambio de gases
Es necesario que la ventilación y la perfusión de los pulmones estén emparejadas
La Hb es esencial para el transporte de oxígeno El intercambio de gases depende de la difusión La inspiración es un movimiento activo; la
espiración, pasivo La perfusión pulmonar suele ajustarse a la
ventilación
Aspectos mecánicos de la respiración
Cambios de presión durante la ventilación
El aire se desplaza hacia los pulmones cuando la presión del aire es menor que la presión atmosférica, y sale de éstos cuando la presión en su interior supera a la presión atmosférica
Presiones determinantes en el proceso de la respiración
Presión pleural. Presión del líquido entre la pleura parietal y visceral (20 μm de espesor)
Presión alveolar. Presión de aire en el interior de los alveolos.
Presión transpulmonar. Diferencia entre la presión pleural y la alveolar. Representa una medida de las fuerzas elásticas de los pulmones que tienden a colapsarlos.
Tensión superficial
Tiende a colapsar a los alveolos Contribuye a la presión transpulmonar Es disminuida en gran medida por el
surfactante Dipalmitoilfosfatidilcolina Apoproteínas Iones Calcio
La presión generada por la tensión superficial está inversamente relacionada al radio del alvéolo SDR
Efecto del surfactante
El ciclo respiratorio
Inspiración
Introducción de aire en los pulmones (proceso activo)
Dura ~2seg. Antes de la inspiración la presión de los
pulmones es igual a la atmosférica Para que el aire fluya al interior de los
pulmones disminuye la presión alveolar aumentando el volumen pulmonar (distensibilidad) Relación inversa entre volumen y presión
(ley de Boyle)
Ley de Boyle
Distensibilidad (compliance)
Medida de la relación presión-volumen (aumento de volumen por cm de H2O
En el sistema respiratorio existen 3 curvas de distensibilidad: Distensibilidad pulmonar. Relaciona las variaciones del
volumen pulmonar y las de la presión transpulmonar (∆V/ ∆PP)
Distensibilidad de la pared torácica. Relación de la variación del volumen pulmonar y la variación de la pared transtorácica (∆V/ ∆PPT)
Distensibilidad del sistema respiratorio. Variación del vol pulmonar dividida entre la presión total del sistema
Determinantes de la distensibilidad Fuerzas elásticas de los pulmones:
Fuerzas elásticas del propio tejido pulmonar (fibras elásticas y colágenas)
Fuerzas elásticas causadas por la tensión superficial de los espacios aéreos (2/3)
El papel de los músculos inspiratorios
Descenso del diafragma ~1cm Diminución de la presión 1-3 mmHg Contracción de los intercostales externos La presión pleural antes de la inspiración es de -5 cmH2O Con la inspiración desciende a ~ -7.5 cmH2O La presión alveolar cae alrededor de 1cmH2O,
suficiente para permitir la entrada del volumen corriente (VC).
Espiración
Expulsión del aire por gradiente de presión Proceso pasivo producto de la retracción
elástica del tórax y los pulmones y la energía potencial acumulada durante la inspiración
Dura ~3seg. Comienza con la relajación de los músculos
inspiratorios Reduce el volumen pulmonar y la presión
alveolar aumenta Se vuelve activa en la ventilación forzada
Papel de los músculos respiratorios en la ventilación tranquila
Ciclio respiratorio en condiciones normales
Ciclo respiratorio en condiciones normales y forzadas
Resistencia de las vías aéreas La velocidad de flujo a través de las vías
aéreas depende tanto de la diferencia de presión como de la resistencia.
Las fibras de músculo liso pueden cambiar el calibre de bronquios y bronquiolos independientemente del vol pulmonar
Los nervios vagos aumentan la resistencia; los nervios simpáticos la disminuyen
Tráquea y bronquios principales: flujo turbulento
Velocidades bajas:Flujo laminar y silencioso
Aumento de las resistencias de las vías respiratorias: Asma
Obstrucción reversible del flujo aéreo Trastorno inflamatorio crónico de las vías
aéreas Aumento de la reactividad de las vías
respiratorias a diversidad de estímulos Contracción del músculo liso, edema y aumento
de la secreción de moco Distensibilidad normal
Estrechamiento de la sección transversal de las vías aéreas y su obstrucción Sibilancias, tos, disnea
Tipos de respiración y movimientos respiratorios modificados
Respiración costal. Movimiento hacia arriba y afuera del tórax por la contracción de los intercostales externos.
Respiración abdominal. Movimiento hacia afuera del abdomen a causa de la contracción y descenso del diafragma.
Patrones respiratorios normales y patológicos
Volúmenes y capacidades pulmonares
Conceptos
Ventilación por minuto = FRxVC Ventilación alveolar = FRx(VC-EMA) Espacio muerto anatómico (EMA). Cantidad
de aire inspirado que no participa en el intercambio de gases (30%)
Espacio muerto alveolar. Aire contenido en alveolos no funcionales
Espacio muerto fisiológico. Espacio muerto alveolar + espacio muerto
anatómico
Volúmenes pulmonares
Capacidades pulmonares
Volúmenes y capacidades
CIRCULACIÓN PULMONAR
Circulación pulmonar
Sistema de baja presión y alto flujo Tiene un área de aprox 70m² Vol. Capilar 75 ml (en ejercicio hasta
200ml) El flujo sanguíneo de las unidades
pulmonares funcionales se corresponde con la ventilación de las mismas (V/Q) manteniendo la PaO2 y PaCO2 próximas a sus valores ideales
La PAO2 es el principal mecanismo que regula el flujo en la circulación pulmonar
Circulación pulmonar
Grosor de la membrana alveolocapilar <1μm El tiempo para el intercambio gaseoso
disminuye con el ejercicio Vol. de sangre del pulmón: ~500ml A lo largo de la inspiración (caída de la
presión pleural) aumenta el retorno venoso hacia el VD y disminuye el volumen sistólico del VI
La RVP disminuye a medida que aumenta el flujo
La presión de la arteria pulmonar es 1/7 de la presión aórtica
Estas presiones se ven alteradas en la ICC
Influencia del flujo sanguíneo por la gravedad
Los vasos sanguíneos pulmonares se muestran sensibles a la presión de distensión (diferencia de presión entre el interior y el exterior de cada vaso)
La presión luminal se eleva en arterias y venas unos 0.7mmHg por cada cm por debajo del corazón y disminuye una cifra comparable por encima
El flujo sanguíneo se distribuye a los alvéolos mejor ventilados
La circulación pulmonar es fundamentalmente pasiva
En el ejercicio no se aumentan demasiado las presiones debido al reclutamiento y distensión de los microvasos
Se puede regular de forma activa por el SNA
La PAO2 es el factor más importante en la regulación de la vascularización pulmonar En el pulmón una PAO2 baja contrae las
arteriolas cercanas y a la inversa
La circulación bronquial
Calienta y humedece el aire inspirado Las arterias bronquiales aportan agua y
nutrientes a las vías aéreas hasta los bronquiolos terminales
Contribuye en una pequeña proporción de la mezcla venosa (shunt fisiológico)
En ciertas enfermedades inflamatorias de las vías aéreas (bronquitis, bronquiectasias, carcinoma broncógeno) la circulación bronquial puede aumentar en gran medida, junto con su aporte a la mezcla venosa y ser causa de hemoptisis.
El cociente V/Q
Relación entre la ventilación y la perfusión alveolar
Es de 0.8 a una PaO2 de 100mmHg y PaCO2 de 40mmHg pero no es homogéneo en todo el pumón.
Mientras la distensibilidad sea constante cada alvéolo recibe aire en proporción a su volumen
El cociente V/Q
La mezcla venosa reduce la PaO2 y la saturación de Hb (es inadecuada para el intercambio gaseoso)
Normalmente es <1% del Gasto cardiaco Si un alveolo está bien ventilado y mal perfundido
el V/Q es infinito (ventilación desperdiciada) Si un alveolo está mal ventilado y es perfundido
el V/Q es cero y se crea mezcla venosa El edema pulmonar ocasiona un grave
desequilibrio V/Q, mismo que es la causa >frec de hipoxemia
INTERCAMBIO DE OXÍGENO Y DIÓXIDO DE CARBONO
Se produce por difusión pasiva Ley de Dalton
Movimiento de los gases según sus diferencias de presión
Ley de Henry Relación de la solubilidad de un gas con su
capacidad de difusión
Ley de Dalton
Cada gas ejerce su propia presión en una mezcla de gases
La presión total de una mezcla de gases (por ej. el aire) es igual a la suma de sus presiones parciales:
Presiones parciales de los gases más importantes en el aire
Ley de Henry
Establece que la cantidad de gas que se va a disolver en un líquido es proporcional a la presión parcial del gas y a su solubilidad
Cuanto más alta sea la presión parcial y la solubilidad de un gas sobre un líquido, más gas permanecerá en solución
El CO2 es 20 veces más soluble que el O2
El N2 tiene muy baja solubilidad por lo que no ejerce funciones conocidas en el organismo
Respiración externa e interna La respiración externa es el intercambio de gases
entre los alvéolos y los capilares alveolares y convierte la sangre desoxigenada proveniente del lado derecho del corazón en sangre oxigenada que vuelve al lado izquierdo del corazón.
Los gases difunden según sus presiones parciales hasta que el la PO2 de la sangre alcanza la PO2 del aire alveolar sin embargo, la PO2 en las venas pulmonares es levemente menor.
El CO2 difunde en dirección contraria al O2
Respiración externa e interna La respiración interna es el intercambio
de gases entre los capilares sistémicos y las células de los tejidos
En condiciones de reposo la Hb sólo libera un 25% del oxígeno
En ejercicio intenso la liberación de O2 puede ser de hasta el 75 o incluso cerca del 100%
Factores que determinan el intercambio gaseoso
Presión parcial del gas Superficie disponible para el intercambio
gaseoso Distancia de difusión Peso molecular y solubilidad de los gases
Porción de O2 unido a la Hb y disuelto en plasma
La Hb en el transporte de O2 de Cada gr de Hb puede combinarse con
1.34ml de O2
15gr de Hb/dl: se transportan 20 ml de O2 (Saturación de Hb al 100%)
En la sangre venosa la hemoglobina está saturada al 75%
La Hb funciona además como amortiguador para mantener una PO2 constante
La Hb en el transporte de O2
La cantidad de O2 unido a la Hb se describe de 2 formas:
Concentración real Porcentaje relativo de la cantidad máxima que
puede ligarse (SO2) La unión del O2 con la Hb depende directamente
de la PO2
Un pequeño descenso en la PO2 provoca la liberación de grandes cantidades de O2
Otros factores que afectan la afinidad de la Hb por el O2
Transporte de CO2
En condiciones normales de reposo, 100ml de sangre desoxigenada contienen elequivalente de 53ml de CO2
gaseoso, que se transforma en 3 maneras principales CO2 disuelto (7%) Compuestos carbamínicos (23%) Iones bicarbonato (70%)
Desplazamiento de cloruroEfecto Haldane
CONTROL DE LA RESPIRACIÓN
Control de la respiración
Núcleos dorsales y ventrales en el bulbo Área neumotáxica en el puente Área apnéustica en el puente Mecanorreceptores (reflejo de Hering-
Breuer) Quimiorreceptores Propiorreceptores
Control de la respiración
Control de la respiración
Otras influencias sobre la respiración
Estimulación del sistema límbico Temperatura Dolor Irritación de las vías aéreas Presión arterial
GRACIAS!