Aparato respiratorio

Aparato respiratorio

Diagrama del sistema respiratorio'.

Latn [TA]: systema respiratorium

TA A06.0.00.000

TH H3.05.00.0.00001

Funcin Cambio de gases entre el cuerpo y la atmsfera.

Estructuras

bsicas

Trquea, pulmones.

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El aparato respiratorio o sistema respiratorio es el encargado de captar oxgeno (O2) y eliminar el dixido de carbono(CO2) procedente del anabolismo celular.

1 El aparato

respiratorio generalmente incluye tubos, como los bronquios, las fosas nasales usadas para

cargar aire en los pulmones, donde ocurre el intercambio gaseoso. El diafragma, como todo msculo, puede contraerse y relajarse. En la inhalacin, el diafragma se contrae y se allana, y la cavidad torcica se ampla. Esta contraccin crea un vaco que succiona el aire hacia los pulmones. En la exhalacin, el diafragma se relaja y el aire es expulsado de los pulmones. En humanos y otros mamferos, el sistema respiratorio consiste en vas respiratorias, pulmones y msculos respiratorios que median en el movimiento del aire tanto dentro como fuera del cuerpo.

El intercambio de gases es el intercambio de oxgeno y dixido de carbono, del ser vivo con su medio. Dentro del sistema alveolar de los pulmones, las molculas de oxgeno y dixido de carbono se intercambian pasivamente, por difusin, entre el entorno gaseoso y la sangre. As, el sistema respiratorio facilita la oxigenacin con la remocin contaminante del dixido de carbono y otros gases que son desechos del metabolismo y de la circulacin. El sistema respiratorio tambin ayuda a mantener el balance entre cidos y bases en el cuerpo a travs de la eficiente eliminacin de dixido de carbono de la sangre.

ndice

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1 En organismos simples

2 En organismos complejos

3 En el ser humano

o 3.1 Control de la ventilacin

o 3.2 Adaptacin a alturas

o 3.3 Definicin de los rganos

o 3.4 Cifras gasomtricas en sangre

o 3.5 Conceptos

o 3.6 Composicin del aire atmosfrico

o 3.7 Composicin del aire alveolar

4 Vase tambin

5 Referencias

6 Enlaces externos

En organismos simples[editar]

Los protozoarios (organismos unicelulares), as como hidras y las medusas (organismos pluricelulares que estn compuestas por dos capas de clulas), respiran a travs de su membrana celular (por medio de difusin) y la mitocondria (vase respiracin celular).

En organismos complejos[editar]

Los insectos, en cambio, bombean aire directamente a los tejidos corporales por medio de una red de tubos, llamados trqueas, que se abren a los costados del cuerpo. La zona final del sistema traqueal est formada por finsimos conductos denominados traqueolas.

Los peces introducen agua a travs de su boca baando las branquias donde captan oxgeno y liberan el dixido de carbono; luego expulsan el agua a travs del oprculo (una abertura que tienen a cada lado del cuerpo).

Los anfibios mudan su sistema respiratorio durante su paso desde su vida acutica (cuando son jvenes) a la terrestre (cuando son adultos). As, los renacuajos respiran por medio de branquias, igual que los peces; pero una vez realizada la metamorfosis (por ejemplo como ranas o sapos) respiran por medio de pulmones y en algunos casos, por la respiracin cutnea.

En las aves, los rganos que intervienen en la respiracin son llamados sacos areos, que estn comunicados con los pulmones. Estos "sacos" sirven para almacenar el aire, pero no extraen el oxgeno, mientras que los pulmones si lo hacen. Existen sacos areos anteriores situados en la cavidad torcica y los sacos posteriores situados en el abdomen.

En el ser humano[editar]

En humanos, el sistema respiratorio consiste en las vas areas, pulmones y msculos respiratorios, que provocan el movimiento del aire tanto hacia adentro como hacia afuera del cuerpo. El intercambio de gases es el intercambio de oxgeno y dixido de carbono, del cuerpo con su medio. Dentro del sistema alveolar de los pulmones, las molculas de oxgeno y dixido de carbono se intercambian pasivamente, por difusin, entre el entorno gaseoso y la sangre. As, el sistema respiratorio facilita la oxigenacin con la remocin contaminante del dixido de carbono (y otros gases que son desechos del metabolismo) de la circulacin.

El sistema tambin ayuda a mantener el balance entre cidos y bases en el cuerpo a travs de la eficiente remocin de dixido de carbono de la sangre.

El hombre utiliza respiracin pulmonar, su aparato respiratorio consta de:

Sistema de conduccin: fosas nasales, boca, epiglotis, faringe, laringe, trquea, bronquios principales, bronquios lobulares, bronquios segmentarios y bronquiolos.

Sistema de intercambio: conductos y los sacos alveolares. El espacio muerto anatmico, o zona no respiratoria (no hay intercambios gaseosos) del rbol bronquial incluye las 16 primeras generaciones bronquiales, siendo su volumen de unos 150 ml.

La funcin del aparato respiratorio consiste en desplazar volmenes de aire desde la atmsfera a los pulmones y viceversa. Lo anterior es posible gracias a un proceso conocido como ventilacin.

La ventilacin es un proceso cclico y consta de dos etapas: la inspiracin, que es la entrada de aire a los pulmones, y la espiracin, que es la salida. La inspiracin es un fenmeno activo, caracterizado por el aumento del volumen torcico que provoca una presin intrapulmonar negativa y determina el desplazamiento de aire desde el exterior hacia los pulmones. La contraccin de los msculos inspiratorios principales, diafragma e intercostales externos, es la responsable de este proceso. Una vez que la presin intrapulmonar iguala a la atmosfrica, la inspiracin se detiene y entonces, gracias a la fuerza elstica de la caja torcica, esta se retrae, generando una presin positiva que supera a la atmosfrica y determinando la salida de aire desde los pulmones.

En condiciones normales la respiracin es un proceso pasivo. Los msculos respiratorios activos son capaces de disminuir an ms el volumen intratorcico y aumentar la cantidad de aire que se desplaza al exterior, lo que ocurre en la espiracin forzada.

Mientras este ciclo ventilario ocurre, en los sacos alveolares, los gases contenidos en el aire que participan en el intercambio gaseoso, oxgeno y dixido de carbono, difunden a favor de su gradiente de concentracin, de lo que resulta la oxigenacin y detoxificacin de la sangre.

El volumen de aire que entra y sale del pulmn por minuto, tiene cierta sincrona con el sistema cardiovascular y el ritmo circadiano (como disminucin de la frecuencia de inhalacin/exhalacin durante la noche y en estado de vigilia/sueo). Variando entre 6 a 80 litros (dependiendo de la demanda).

Se debe tener cuidado con los peligros que implica la ventilacin pulmonar ya que junto con el aire tambin entran partculas slidas que puede obstruir y/o intoxicar al organismo. Las de

mayor tamao son atrapadas por los vellos y el material mucoso de la nariz y del tracto respiratorio, que luego son extradas por el movimiento ciliar hasta que son tragadas, escupidas o estornudadas. A nivel bronquial, por carecer de cilios, se emplean macrfagos y fagocitos para la limpieza de partculas.

Control de la ventilacin[editar]

La ventilacin es controlada de forma muy cuidadosa y permite la regulacin del intercambio gaseoso, es decir que los niveles normales de PaO2 y PaCO2 arteriales se mantengan dentro de lmites estrechos a pesar de que las demandas de captacin de O2 y eliminacin de CO2 varan mucho. El sistema respiratorio se puede considerar un sistema de control de lazo cerrado ya que posee un grupo de componentes que regula su propia conducta, estos componentes pueden ser clasificados como: sensores que renen informacin y con ella alimentan al controlador central, en el encfalo, que coordina la informacin y a su vez enva impulsos hacia los msculos respiratorios efectores, que causan la ventilacin.

Sensores (entradas)

Los sensores protagonistas en el control de la respiracin son los quimiorreceptores, estos responden a los cambios en la composicin qumica de la sangre u otro lquido. Se han clasificado anatmicamente como centrales y perifricos.

Quimiorreceptores centrales cerca de la superficie ventral del bulbo raquideo estn rodeados por el lquido extracelular del cerebro y responden a los cambios de H+ en ese lquido. El nivel de CO2 en la sangre regula la ventilacin principalmente por su efecto sobre el pH del LCR.

Quimiorreceptores perifricos se hallan dentro de los cuerpos carotdeos, en la bifurcacin de las arterias cartidas primitivas, y en los cuerpos articos por encima y por debajo del cayado artico, estos responden al descenso de la PO2 arterial y al aumento de la pCO2 y de los H+, estos son los responsables de cualquier aumento de la ventilacin en el ser humano como respuesta de la hipoxemia arterial.

En los pulmones tambin existen receptores sensoriales que intervienen en el control del calibre de las vas areas, la secrecin bronquial, as como en la liberacin de mediadores por las clulas cebadas u otras clulas inflamatorias, esta informacin llega a los centros superiores a travs de las fibras sensoriales del nervio vago. Los receptores asociados a la va vagal son los siguientes:

Receptores de estiramiento pulmonar en el msculo liso de las vas areas, producen impulsos cuando se distiende el pulmn, y su actividad persiste mientras el mismo se encuentre insuflado.

Receptores de sustancias irritantes entre las clulas epiteliales de las vas areas y son estimulados por gases nocivos y aire fro.

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Receptores J o yuxtacapilares las terminaciones nerviosas de estas fibras se encuentran situadas en el parnquima pulmonar en la vecindad de las paredes alveolares y los capilares pulmonares, son estimulados por el edema y la fibrosis pulmonar intersticio y dan lugar a la sensacin de disnea en estos pacientes, adems se seala que tiene un importante papel en la regulacin de la secrecin de surfactante pulmonar.

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Existen otros receptores correspondientes al sistema de control respiratorio o que de alguna manera pueden modificar la frecuencia ventilatoria:

Receptores nasales y de las vas areas superiores la nariz, la nasofaringe, la laringe y la trquea poseen receptores que responden a la estimulacin mecnica y qumica.

Se les atribuyen diversas respuestas reflejas, como estornudos, tos y broncoconstriccin.

Barorreceptores arteriales los barorreceptores de la aorta y los senos carotdeos por el aumento de la presin arterial puede causar hipoventilacin o apnea reflejas. La disminucin de la presin arterial causar hiperventilacin.

Dolor y temperatura La estimulacin de muchos nervios aferentes puede general cambios en la ventilacin. El dolor muchas veces causa un perodo de apnea seguido de hiperventilacin. El calentamiento de la piel puede causar hiperventilacin.

Controlador central

El control de la ventilacin es una compleja interconexin de mltiples regiones en el cerebro que inervan a los diferentes msculos encargados de la ventilacin pulmonar. El proceso automtico normal de la respiracin se origina en impulsos que provienen del tallo cerebral, sin embargo, se puede tener cierto control voluntario dentro de determinados lmites ya que los estmulos de la corteza se pueden priorizar respecto a los del tallo cerebral.

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Tallo cerebral periodicidad de la inspiracin y espiracin es controlada por neuronas ubicadas en la protuberancia y en el bulbo raqudeo, a estas se les denomina losCentros respiratorios, es un conjunto algo indefinido de neuronas con diversos componentes.

Centros respiratorios bulbares: la regin dorsal del bulbo est asociada con la inspiracin, estas son las responsables del ritmo bsico de la ventilacin, y la regin ventral con la espiracin.

Centro apnestico: se ubica en la parte inferior de la protuberancia. Los impulsos desde este centro tienen un efecto excitador sobre el rea inspiratoria del bulbo.

Centro neumotxico: parte superior de la protuberancia en este centro se desactiva o inhibe la inspiracin y as se regula el volumen inspiratorio y consecuentemente la frecuencia respiratoria.

Corteza: en cierta medida la ventilacin tiene un carcter voluntario, la hiperventilacin voluntaria puede disminuir a la mitad la PCO2, si bien la alcalosis consiguiente puede causar tetania con contraccin de los msculos de las manos y los pies, sin embargo la hipoventilacin voluntaria es ms difcil, el tiempo durante el cual se puede retener la respiracin es limitado, por diversos factores, incluyendo la PCO2 y la PO2 arteriales.

Otras partes del cerebro: sistema lmbico y el hipotlamo, pueden afectar el patrn de la respiracin, por ejemplo en alteraciones emocionales.

Efectores (salidas)

Como actuadores del sistema respiratorio estn el diafragma, los msculos intercostales, abdominales y los msculos accesorios. En el contexto del control de la ventilacin es fundamental que estos diversos grupos trabajen conjuntamente en forma coordinada. Hay evidencias de que en algunos neonatos, en particular los prematuros, existe falta de coordinacin en la actividad de los msculos respiratorios, en especial durante el sueo. Por ejemplo, los msculos torcicos pueden realizar el trabajo inspiratorio mientras los msculos abdominales efectan el trabajo espiratorio.

Adaptacin a alturas[editar]

El organismo siempre conserva una atraccin inspirada de oxgeno de 21 % (FiO2) porque la composicin de la tierra es constante pero a medida que va aumentando la altitud ir bajando

la presin atmosfrica y por lo tanto la concentracin de oxgeno que inspiramos tambin disminuir.

Se da entonces el fenmeno de la hipoxia cuyas consecuencias son:

Inmediatas

Hay taquicardia y aumento del gasto cardaco, aumento de la resistencia de la arteria pulmonar, hiperventilacin (que si es excesiva puede llevar a una alcalosis metablica), cambios psicticos, el aumento de la frecuencia respiratoria y aumento de la presin venosa es por aumento del tono enrgico.

Crnicas

Aumento de la masa de glbulos rojos, aumento del p50, compensacin renal de la alcalosis respiratoria, aumento de la densidad de capilares musculares y aumento del nmero de mitocondrias y sus enzimas oxidativas.

Definicin de los rganos[editar]

Va nasal: Consiste en dos amplias cavidades cuya funcin es permitir la entrada del aire, el cual se humedece, filtra y calienta a una determinada temperatura a travs de unas estructuras llamadas cornetes.

Faringe: Conducto muscular membranoso, que ayuda a que el aire se vierta hacia las vas areas inferiores.

Epiglotis: Cartlago perteneciente a la laringe que funciona como una tapa al impedir que los alimentos entren en la laringe y en la trquea al tragar, de manera que se cierra para no permitir el paso de comida durante la deglucin si la propia persona no la ha deseado. Tambin marca el lmite entre la orofaringe y la laringofaringe.

Laringe: Conducto cuya funcin principal es la filtracin del aire inspirado. Adems, permite el paso de aire hacia la trquea y los pulmones, y tambin tiene la funcin de rgano fonador al pasar el aire por las cuerdas vocales, produciendo el sonido.

Trquea: Brinda una va abierta al aire inhalado y exhalado desde los pulmones.

Bronquio: Conducto tubular fibrocartilaginoso que conduce el aire desde la trquea hasta los bronquiolos.

Bronquiolo: Conducto que conduce el aire desde los bronquios hasta los alvolos.

Alvolo: Divertculo terminal del rbol bronquial donde se produce la hematosis (Permite el intercambio gaseoso entre el aire inspirado y la sangre, de manera que en su interior la sangre elimina el dixido de carbono y recoge oxgeno).

Pulmones: rganos cuya funcin es realizar el intercambio gaseoso con la sangre, por ello los alvolos estn en estrecho contacto con los capilares.

Msculos intercostales: Msculos torcicos cuya funcin principal es la de movilizar un volumen de aire que sirva para, tras un intercambio gaseoso apropiado, aportar oxgeno a los diferentes tejidos.

Diafragma: Msculo que separa la cavidad torcica (pulmones, mediastino, etc.) de la cavidad abdominal (intestinos, estmago, hgado, etc.). Interviene en la respiracin, descendiendo la presin dentro de la cavidad torcica y aumentando el volumen durante la inhalacin y aumentando la presin y disminuyendo el volumen durante la exhalacin. Este proceso se lleva a cabo, principalmente, mediante la contraccin y relajacin del diafragma.

Las vas nasales se conforman de:

Clulas sensitivas.

Nervio olfativo.

Pituitaria.

Cornetes.

Fosas nasales.

Cifras gasomtricas en sangre[editar]

PaO2: Presin arterial de oxgeno. Medida en mmHg o kPa (equivalencias en SI).

PaCO2: Presin arterial de dixido de carbono.

PACO2: Presin alveolar de dixido de carbono.

Presin alveolar de dixido de carbono (PACO2)= 0,863 VCO2/VA

Diferencia o gradiente alvolo-arterial de carbnico. Normalmente es cero ya que PACO2 = PaCO2

Diferencia o gradiente alvolo-arterial de oxgeno = PAO2-PaO2D (A-a) O2

PAO2: Presin alveolar de oxgeno.

Presin alveolar de oxgeno (PAO2)= PiO2- PaCO2/R

PiO2: Presin inspiratoria de oxgeno.

A nivel del mar esto supone: [(760-47)FiO2]

R: Cociente respiratorio, aproximadamente 0,8 (relacin entre consumo de O2 (VO2) y produccin de CO2 (VCO2))

FiO2: Fraccin inspiratoria de oxgeno (aprox. 21 %, a nivel del mar).

Para calcular los valores normales de la D(A-a)O2, en funcin de la edad se puede emplear la siguiente ecuacin: D(A-a)O2= 2,5 + (0,21 edad). En el nivel del mar, la presin parcial ejercida por el contenido de vapor de agua es de 47 mmHg y la del dixido de carbono es de 40 mmHg, lo que hace que la presin del aire alveolar seco sea de 713 mmHg (760 47 = 713).

VA: Ventilacin alveolar, es la diferencia entre la ventilacin pulmonar y la ventilacin del espacio muerto.

Conceptos[editar]

Hipoxemia : Disminucin de la PaO2 < 80 mmHg.

Hipoxia : Disminucin de la PaO2 a nivel celular.

Insuficiencia respiratoria: Disminucin de la presin parcial de oxgeno (PaO2) por debajo de 60 mmHg a nivel del mar. Hay dos tipos:

Parcial: Disminucin de la PaO2 < 60 mmHg con PaCO2 normal o baja.

Global: Disminucin de PaO2 < 60 mmHg y aumento de PaCO2 > 45 mmHg (acidosis respiratoria).

Composicin del aire atmosfrico[editar]

Nitrgeno 78 %

Oxgeno 21 %

Argn y helio 0,92 %

Dixido de carbono 0,03 %

Vapor de agua 0,04 %

Composicin del aire alveolar[editar]

Nitrgeno 75 %

Oxgeno 14 %

Dixido de carbono 5 %

Vapor de agua 6 %

Vase tambin[editar] Absceso pulmonar

Asma

Cncer de pulmn

Desarrollo del sistema

respiratorio

Enfermedad pulmonar

obstructiva crnica

Espirometra

Espirmetro

Hemoptisis

Infeccin

respiratoria alta

Mediastino

Meditacin

Neumologa

Neumona

Oxgeno

Pleura

Pulmones

Respiracin

Trax

Tromboembolismo

pulmonar

Tuberculosis

Ventilacin pulmonar

Referencias[editar]

1. Volver arriba Aparato respiratorio en Google Libros.

2. Saltar a:a b {JohnB.West}West, John B. (2005). Fisiologa respiratoria. Panamericana.

3. Volver arriba Chen, Y (1998). Influence of surfactant on the activity of slowly adapting stretch receptors in the lung.