fisiología de la respiración

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!