V.- El Sistema Respiratorio

1. Anatomía del sistema respiratorio. Vías respiratorias y el pulmón

2. Fisiología respiratoria. Fisiología pulmonar e intercabio de gases

Rafael Sirera Fisiología Humana

V.1- Anatomía del sistema respiratorio.

Vías respiratorias y el pulmón

1. Anatomía, histología y funciones de las vías respiratorias superiores: nariz, senos paranasales, faringe, laringe y tráquea. Anatomía, histología y funciones de las vías respiratorias inferiores: bronquios, bronquiolos, pulmones y pleura. Circulación pulmonar.

Rafael Sirera Fisiología Humana

• Conocer la anatomía, histología y funciones de las vías respiratorias superiores:– nariz, senos paranasales, faringe, laringe y

tráquea.

• Conocer la anatomía, histología y funciones de las vías respiratorias inferiores: – bronquios, bronquiolos, pulmones y pleura.

Circulación pulmonar

Objetivos de aprendizajeRafael Sirera Fisiología Humana

• Proporciona una extensa área para el intercambio gaseoso entre el aire y la sangre

• Moviliza el aire desde y hacia la superficie de intercambio gaseoso en el pulmón

• Protege las superficies respiratorias de la deshidratación y los cambios ambientales (temperatura, humedad…);

• Defensa de los tejidos respiratorios y adyacentes frente a microorganismos patógenos;

• Produce los sonidos que intervienen en el habla el canto y al comunicación no verbal

• Colabora en la regulación del volumen y presión sanguíneos, así como el equilibrio ácido-base.

• Implica tanto las vías respiratorias como el sistema circulatorio y musculoesquelético

Funciones del Sistema RespiratorioRafael Sirera Fisiología Humana

Son cuatro los procesos que proporcionan O2 y eliminan el CO2 del organismo

La RespiraciónRafael Sirera Fisiología Humana

• La ventilación pulmonar (respiración): movimiento del aire dentro y fuera de los pulmones

• Respiración externa: intercambio de O2 y CO2 entre los pulmones y la sangre

• Transporte: O2 y CO2

en la sangre

• Respiración interna: intercambio de O2 y CO2 entre la circulaciónsistémica y los tejidos

Respiración

sistémica

Circulación

sistémica

• Zona respiratoria: sitio de intercambio de gases– Estructuras microscópicas:

bronquiolos respiratorios, conductos alveolares y los alvéolos

• Zona conductora: conduce a las zonas de intercambio de gases– Incluye todo el resto de estructuras

respiratorias

• Músculos respiratorios: diafragma y otros músculos que promueven la ventilación

Anatomía FuncionalRafael Sirera Fisiología Humana

Cavidad nasal

nariz

Cavidad oral

Faringe

Laringe

Traquea

Carina de la

traquea

Bronquio principal

izquierdo

(primario)

Bronquio

principal

derecho

Pulmón

derecho

Pulmón

izquierdo

Diafragma

TRACTO

RESPIRATORIO

SUPERIOR

TRACTO

RESPIRATORIO

INFERIOR

• La mayor parte de el epitelio (de la nariz a los bronquios) está cubierto de epitelio columnar ciliado (epitelio respiratorio) – El movimiento de los cilios en una dirección,

moviliza el moco hacia la garganta, donde se traga.

– En los bronquiolos, el epitelio está formado por células cuboidales ciliadas.

• El moco interviene en la protección del sistema respiratorio, – atrapando las partículas extrañas que penetran

durante la respiración.

– El moco también humedece el aire inhalado, evitando la deshidratación del epitelio respiratorio.

Epitelio Ciliado y MocoRafael Sirera Fisiología Humana

• Funciones– Proporciona una vía para la respiración

– Humedece y calienta el aire que entra

– Filtra y limpia el aire inspirado

– Sirve como cámara de resonancia para la voz

– Aloja los receptores olfatorios

• Mucosa respiratoria– Epitelio pseudostratificado cilíndrico y ciliado

– Secreciones mucosas y serosas que contienen lisoenzimas y defensinas

– Los cilios mueven el moco contaminado a zonas posteriores de la garganta

– El aire inspirado es calentado por los plexos de capilares y venas. Cornetes y Meatos

– Las terminaciones sensoriales nerviosas provocan estornudos

La NarizRafael Sirera Fisiología Humana

• Los senos paranasales son un grupo de cuatro espacios simétricos que rodean la cavidad nasal

• Su papel biológico no está claro, pero se han propuesto un número de funciones posibles:

• Disminución del peso relativo del cráneo, y especialmente los huesos de la cara.

• Aumento de la resonancia de la voz.

• Aislamiento de las estructuras más sensibles (ojos, raíces dentales..) de fluctuaciones rápidas de la temperatura en la cavidad nasal.

• Humectación y calefacción del aire inhalado debido al lento recambio de aire en la zona

• Defensa inmunológica

Senos ParanasalesRafael Sirera Fisiología Humana

• Tubo muscular que conecta con:– La cavidad nasal y la boca por la

parte superior

– Laringe y esófago por la parte inferior

• Desde la base del cráneo hasta la sexta vértebra cervical

FaringeRafael Sirera Fisiología Humana

Nasofaringe

Orofaringe

Laringofaringe

• Nasofaringe– El paladar blando y la uvula cierran la

nasofaringe durante la deglución

– Amígdala faríngea (adenoides) en la pared posterior

– Los tubos faringotimpánicos (auditivos) se abren en las paredes laterales

• Orofaringe– Paso de alimentos y del aire desde el

nivel del paladar blando a la epiglotis

– Las amígdalas palatinas en las paredes laterales de las fauces

– Amígdala lingual en la superficie posterior de la lengua

• Laringofaringe– Pasaje de los alimentos y el aire

FaringeRafael Sirera Fisiología Humana

Seno esfenoidalSeno frontall

Meatos nasales

(superior, medio,

e inferior)

Nasofaringe

Uvula

Las amígdalas palatinas

Istmo de la

fauces

Apertura nasal

posterior

Apertura del tubo

faringotimpánico

Amígdala faríngea

Orofaringe

Laringofaringe

Las cuerdas vocales

Esofago

Cornetes nasales

(superior, medio

e inferior)

Vestíbulo nasal

Ventana de la nariz

Nasal cavity

Paladar duro

Paladar blando

Lengua

Las amígdalas linguales

Epiglotis

Hueso hioidesLaringe

Cartílago tiroides

Pliegue vestibular

Cartílago cricoides

La glándula tiroidesTraquea

Placa cribiforme

del hueso etmoides

• Se une al hueso hioides y se abre en la laringofaringe

• Continua con la tráquea

• La laringe es una estructura cartilaginosa. Esencialmente un cilindro, la laringe tiene paredes cartilaginosas incompletas estabilizadas por ligamentos y músculos esqueléticos

• Funciones– Proporciona una vía aérea permeable

– Guía al aire y a los alimentos por los canales adecuados

– Produce la voz

LaringeRafael Sirera Fisiología Humana

• Tráquea: desde la laringe hacia el mediastino

• Pared compuesta de tres capas

1. Mucosa: Epitelio pseudoestratificado ciliar con células caliciformes (moco)

2. Submucosa: Tejido conjuntivo con glándulas seromucosas

3. Adventicia: capa más externa de tejido conjuntivo que envuelve los anillos en forma de C de cartílago hialino

TráqueaRafael Sirera Fisiología Humana

Cartílago hialino

• Lámina propia

(Tejido conectivo)

Submucosa

Mucosa

Glándulas seromucosas

en la submucosa

• Epitelio columnar ciliado

Pseudoestratificado

• El aire atraviesa hasta 23 ramificaciones diferentes en el pulmón

• Patrón de ramificaciones llamado árbol bronquial– Primario

• Dcho: 2

• Izdo: 3

– Lobar

– Segmentario

Bronquio y subdivisionesRafael Sirera Fisiología Humana

• Desde los bronquios a los bronquiolos, se producen cambios estructurales:– Los anillos cartilaginosos son

sustituidos por placas; el cartílago está ausente de los bronquiolos

– El epitelio columnarpseudostratificado pasa a cuboidal

– los cilios son cada vez más escasos

– Aumento de la cantidad relativa de fibras musculares lisas

Bronquio y bronquiolosRafael Sirera Fisiología Humana

• El sistema nervioso autónomo regula la actividad de la musculatura lisa de los bronquiolos terminales, controlando así su diámetro.– La activación simpática y la

liberación de adrenalina en la médula suprarenal causan la ampliación de las vías aéreas, o boncodilatación.

– El estímulo parasimpático conduce a broncoconstricción.

Bronquio y bronquiolosRafael Sirera Fisiología Humana

• Ocupan toda la cavidad torácica, excepto el mediastino– Raíz: sitio de accesorios

vasculares y bronquiales

– Superficie costal: superficies anterior, lateral y posterior

• La circulación pulmonar (presión baja, alto volumen)– Las arterias pulmonares llevan

sangre venosa sistémica

– Las venas pulmonares transportan la sangre oxigenada de las zonas de las vías respiratorias para el corazón

PulmonesRafael Sirera Fisiología Humana

Tráquea

Lóbulo

superior del

pulmón

derecho

Lóbulo medio

del pulmón

derecho

Lobulo

inferior del

pulmón

derecho

Lóbulo superior

del pulmón

izquierdo

Bronquio

principal

izquierdo

Bronquio lobar

(secundario)

Bronquio

segmentario o

terciario

Lóbulo inferior

del pulmón

izquierdo

• Doble capa serosa delgada

• Pleura parietal en la pared torácica y la cara superior del diafragma

• Pleura visceral en la superficie externa del pulmón

• El fluido pleural llena la cavidad de la hendidura pleural

• Da lubricación y tensión superficial

PleuraRafael Sirera Fisiología Humana

Esofago

(in mediastino)

Pulmón

derecho

Pleura

parietal

Pleura

visceral

Cavidad

pleural

Membrana

pericardica

Esternon

Anterior

Posterior

Raiz del pulmón en el

hileo

Pulmón izquierdo

Pared torácica

Tronco pulmonar

Corazón (en mediastino)

Mediastino anterior

• bronquio principal izquierdo

• Arteria pulmonar izquierda

• Vena pulmonar izquierda

Vertebra

• Bronquiolos respiratorios, conductos alveolares, sacos alveolares (racimos de alvéolos)

• ~ 300 millones de alvéolos forman la mayor parte del volumen de los pulmones y son el sitio principal para el intercambio gaseoso

Zona de RespiraciónRafael Sirera Fisiología Humana

Conducto alveolar

Conductos

alveolares

Alveolo

Saco alveolar

bronquiolos

Respiratorios

Bronquiolo

terminal

Zona de RespiraciónRafael Sirera Fisiología Humana

Poros

alveolares

Canal

alveolar

Bronquiolo respiratorio

Alveolo

Saco alveolar

Fibras

elásticas

(a) Relación capilar-alveolo

Musculo

liso

Alveolos

Capilares

Bronquio terminal

Bronquiolo respiratorio

• La barrera aire-sangre tiene ~0.5-µm-de espesor

• Las paredes alveolares están fusionadas a las paredes capilares

• Componentes celulares:– Capa simple de epitelio escamoso (Células

alveolares tipo I)

– Células alveolares tipo II están dispersas, son cúbicas, secretan proteínas del surfactante y antimicrobianos

• Principios de difusión– Distancias pequeñas

– Solubilidad de gases

Membrana respiratoriaRafael Sirera Fisiología Humana

• Rodeado de finas fibras elásticas

• Contienen poros abiertos que – conectan alvéolos adyacentes

– Permite que la presión del aire en todo el pulmón se iguale

• Presencia de macrófagos alveolares que mantienen las superficies alveolares estériles

El AlvéoloRafael Sirera Fisiología Humana

Capilar

Tipo II (surfactante) celula

Célula tipo I de la

pared alveolar

Necleo celula endotelial

Macrófago

Alveolo

(espacios de

aire)

Glóbulo rojo en

el capilar

Poro alveolar

Endotelio capilar

Membranas basales

del epitelio alveolar

y del endotelio

capilar fusionadas

Epitelio alveolar

Membrana

respiratoria

Glóbulo rojo

O2

Alveolo

CO2

Capilar

Alveolo

Núcleo de célula typo I

(epitelio escamoso)

celular

• El surfactante pulmonar es un complejo tensioactivo de fosfolipoproteínas formado por las células alveolares tipo II. Las moléculas que lo componen tienen una región hidrofílica y una región hidrofóbica. Se fijan por adsorción a la interfaz aire-agua de los alvéolos con los grupos principales hidrofílicos hacia el agua y las colas hidrofóbicas hacia el aire. De esta manera, el componente lípidicoo del surfactante reduce la tensión superficial.

• Regulación del tamaño alveolar: como los alvéolos aumenta de tamaño, las moléculas del surfactante se separan sobre la superficie alveolar. Esto aumenta la tensión superficial lo que reduce la extensión de los alvéolos.

• Inmunidad innata: El surfactante se adhiere a glúcidos de la pared de los patógenos, opsonizándolos para su ataque por los fagocitos.

• Infant respiratory distress syndrome (IRDS) is caused by lack of surfactant, commonly suffered by premature babies born before 28–32 weeks of gestation.

El Surfactante PulmonarRafael Sirera Fisiología Humana