S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar.

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1 S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar

2 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-1 Zonas conductora y respiratoria de las vías respiratorias. A) Modelo vaciado en resina del árbol respiratorio de los humanos, en que se advierten las ramificaciones dicotómicas que comienzan a nivel de la tráquea. En el pulmón izquierdo se destacan las arterias (rojas) y venas (azules) pulmonares adicionadas. (A, con autorización de Fishman AP: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders, 4th ed. McGraw Hill Medical, 2008.)

3 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-1 (continuación) Zonas conductora y respiratoria de las vías respiratorias. B) Se esquematizan las configura- ciones de ramificación de las vías respiratorias desde la zona conductora a la transicional y la respiratoria (no se incluyen todas las divisiones, y los esquemas no están a escala). Las cifras señalan en promedio el número de vías después de la ramificación de cada generación. ( B, con autorización de West JB, Respiratory Physiology: The Essentials, 7th ed. Williams & Wilkins, 2005.)

4 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-1 (continuación) Zonas conductora y respiratoria de las vías respiratorias. C) El área transversal total de las vías respiratorias aumenta rápidamente, conforme se efectúa la transición de la conductora a la respiratoria. (C, con autorización de West JB, Respiratory Physiology: The Essentials, 7th ed. Williams & Wilkins, 2005.)

5 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-2 Transición celular desde la zona conductora hasta el alveolo. Las transiciones epiteliales van de la capa seudoestratificada con glándulas submucosas, pasan por el epitelio cuboide y llegan hasta el epitelio plano escamoso. También se producen cambios con la transición en el tejido mesenquimatoso basal y la estructura capilar. (Con autorización de Fishman AP: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders, 4th ed. McGraw Hill Medical, 2008.)

6 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-3 Células importantes en el alveolo del adulto humano. A) En todos los cortes transversales de la zona respiratoria se identifica la relación entre los capilares y el epitelio respiratorio. En este esquema se han señalado sólo cuatro de los 18 alveolos. B) amplificación de la zona delimitada en (A) en que se identifica la relación intima entre los capilares, el intersticio y el epitelio alveolar. (A, con autorización de Greep RO, Weiss L. Histology, 3rd ed New York: McGraw- Hill, 1973; B, con autorización de Widmaier EP, Raff H, Strang KT: Vanders’s Human Physiology. The Mechanisms of Body Function, 11th ed. McGraw-Hill, 2008.)

7 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-3 (continuación) Células importantes en el alveolo del adulto humano. C) Micrografía electrónica en que se muestra el área típica presentada en (B). El capilar pulmonar (cap) en el tabique contiene plasma con eritrocitos. Se destaca la íntima aposición de las membranas endotelial y del epitelio pulmonar, separadas en algunos sitios por algunas fibras adicionales de tejido conjuntivo (cf ); en, núcleo de la célula endotelial; epl, núcleo de la célula epitelial alveolar de tipo I; a, espacio alveolar; ma, macrófago alveolar. C) Con autorización de Burri PA: Development and growth of the human lung. En: Handbook of Physiology, Section 3. The Respiratory System. Fishman AP, Fisher AB (editors). American Physiological Society, 1985.

8 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-3 (continuación) Células importantes en el alveolo del adulto humano. D) Formación y metabolismo del agente tensioactivo en la célula de tipo II. Los cuerpos laminares (LB) se forman en las células del epitelio alveolar de tipo II y son secretados por exocitosis al líquido que reviste los alveolos. El material liberado del cuerpo laminar es transformado en mielina tubular (TM), y esta última es el punto de origen de la capa superficial de fosfolípidos (SF). El agente tensioactivo es captado por endocitosis por los macrófagos alveolares y las células epiteliales de tipo II. N, núcleo; RER, retículo endoplásmico rugoso; CB, cuerpo compuesto. D) Con autorización de Wright JR: Metabolism and turnover of lung surfactant. Am Rev Respir Dis 135:426, 1987.)

9 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-4 Músculos y movimiento en la respiración. A) Esquema de los músculos de la respiración que rodean la caja torácica. El diafragma y los intercostales desempeñan una función importante en la respiración. (A) Reproducida con autorización de Fishman AP: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders, 4th ed. McGraw Hill Medical, 2008.

10 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-4 (continuación) Músculos y movimiento en la respiración. B) y C) Radiografías del tórax en la espiración total (B) y en la inspiración plena (C). La línea blanca de guiones en C es el perfil de los pulmones en espiración completa. Obsérvese la diferencia en el volumen intratorácico. (B, C) Reproducidas con autorización de Comroe JH Jr: Physiology of Respiration, 2nd ed. Year Book, 1974.)

11 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-5 Espacio pleural y fibras conjuntivas. A) Esquema frontal del pulmón dentro de la caja costal. Se identifican la pleura parietal y visceral y los plegamientos pleurales alrededor de los lóbulos pulmonares, que incluyen el espacio pleural.

12 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-5 (continuación) Espacio pleural y fibras conjuntivas. B) El esquema destaca los haces de fibras conjuntivas del pulmón. Se observan las fibras axiles a lo largo de las vías respiratorias, las fibras periféricas en la pleura y las fibras septales. (Reproducida con autorización de Fishman AP: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders, 4th ed. McGraw Hill Medical, 2008.)

13 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-6 Circulación pulmonar. A, B) Esquemas de la relación de las ramas principales de las arterias (A) y las venas pulmonares (B) con el árbol bronquial. LA = aurícula izquierda; RV = ventrículo derecho. (A, B, reproducidas con autorización de Fishman AP: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders, 4th ed. McGraw-Hill Medical, 2008; C, con autorización de Comroe JH Jr: Physiology of Respiration, 2nd ed. Year Book, 1974.)

14 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-6 (continuación) Circulación pulmonar. C) Las zonas representativas de la corriente sanguínea se marcan con las cifras correspondientes de tensión sanguínea (mmHg). (C, con autorización de Comroe JH Jr: Physiology of Respiration, 2nd ed. Year Book, 1974.)

15 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-7 Presiones en los alveolos y el espacio pleural en relación con la presión atmosférica durante la inspiración y la espiración. La línea de guiones señala lo que la presión intrapleural sería en caso de que no actuara la resistencia de vías respiratorias y de tejidos; la curva continua está “desviada” a la izquierda por acción de la resistencia. Se expresa gráficamente con fin comparativo el volumen respiratorio durante la inspiración/espiración.

16 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-8 Mediciones de volúmenes pulmonares y capacidades. Los volúmenes respiratorios se registraron con espirómetro, y las capacidades pulmonares se obtuvieron de registros volumétricos. Consúltese el texto en cuanto a definiciones. (Con autorización de Fishman AP: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders, 4th ed. McGraw Hill Medical, 2008.)

17 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-9 Volumen de gas espirado por un adulto normal durante una espiración forzada en que se muestran FEV 1 y la capacidad vital forzada (FVC). Es posible calcular con los datos de la gráfica el volumen espiratorio forzado en 1 segundo (FEV 1 ) con la proporción FVC (FEV 1 /FVC) (4 L/5 L = 80%). (Con autorización de Crapo RO: Pulmonary-function testing. N Engl J Med 1994; 331:25. Copyright c 1994, Massachusetts Medical Society.)

18 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-10 Curvas de presión/volumen en el pulmón. Las curvas de presión/volumen del aparato respiratorio total (PTR), los pulmones (PL) y el tórax (Pw) están en una misma gráfica, con los volúmenes estándar correspondientes a la capacidad residual funcional y el volumen ventilatorio. La presión transmural se conoce al restar la presión intrapleural, de la presión intrapulmonar, en el caso de los pulmones; al restar la presión exterior o barométrica, de la presión intrapleural en el caso de la pared del tórax, y al restar la presión baromé- trica, de la presión intrapulmonar en el caso del aparato respiratorio total. A partir de estas curvas, se puede conocer el trabajo elástico total y real que se produce con la respiración (consúltese el texto). (Con autorización de Mines AH: Respiratory Physiology, 3rd ed. Raven Press. 1993.)

19 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-11 Curvas de presión/volumen espiratorias estáticas de los pulmones en personas normales y en sujetos con enfisema y fibrosis pulmonar intensa. (Con autorización de Pride NB, Macklem PT: Lung mechanics in disease. En: Handbook of Physiology Section 3. The Respiratory System Vol III, parte 2. Fishman AP (editor), American Physiological Society, 1986.)

20 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-12 Curvas de presión/volumen en los pulmones de un gato después de extraerlos del cuerpo. Solución salina: pulmones inflados y desinflados con solución salina para disminuir la tensión superficial y así poder medir la elasticidad tisular. Aire: los pulmones inflados (Inf) y desinflados (Def) con aire “generan” un índice de la elasticidad hística y la tensión superficial. (Con autorización de Morgan TE: Pulmonary surfactant. N Engl J Med 1971;284:1185.)

21 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-13 Presiones intrapleurales en un sujeto erecto y su efecto en la ventilación. Adviértase que ante el hecho de que la presión intrapulmonar sea atmosférica, la presión intrapleural más negativa en el vértice permite que los pulmones queden en una posición más expandida al comienzo de la inspiración. Nuevos incrementos en el volumen por unidad (de incremento) en la presión intrapleural son menores que los que privan en la base, porque el pulmón expandido es más rígido. (Con autorización de West JB: Ventilation/Blood Flow and Gas Exchange. 5th ed. Blackwell, 1990.)

22 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-14 Curva de N 2 de una sola respiración. Desde la etapa media de la inspiración el sujeto respira profundamente O 2 puro pero lo espira de manera constante. Se muestran los cambios en la concentración de N 2 del gas expulsado durante la espiración, y las fases de la curva se marcan con numerales romanos. Como aspecto notable, la región I representa el espacio muerto (DS); I y II son una mezcla de DS y gas alveolar; la transición de III-IV es el volumen de cierre (CV) y el final de IV es el volumen residual (RV).

23 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-15 Presiones parciales de gases (mmHg) en diversas zonas del aparato respiratorio. Se incluyen las típicas presiones parciales correspondientes al aire inspirado, al aire alveolar y al aire espirado. Consúltese el texto en busca de detalles.

24 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-16 Captación de varias sustancias durante el lapso de 0.75 segundos en que están en tránsito por un capilar pulmonar. N 2 O no se fija a la sangre, de tal forma que su presión parcial en ella aumenta rápidamente hasta su presión parcial dentro del alveolo. Por lo contrario, CO es captado ávidamente por los eritrocitos de modo que su presión parcial alcanza sólo una fracción de su presión parcial dentro de los alveolos. O 2 ocupa un sitio intermedio entre los dos compuestos anteriores.

25 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-17 Esquema de diferencias normales en la ventilación y perfusión pulmonar en un sujeto erecto. Las zonas demarcadas representan los cambios en el tamaño de alveolos (no su tamaño real). Adviértase el cambio gradual en el tamaño de los alveolos desde el vértice hasta la base. Se señalan las diferencias características de los alveolos en el vértice del pulmón. (Con autorización de Levitzky MG: Pulmonary Physiology, 6th ed. McGraw-Hill, 2003.)

26 M C G RAW- H ILL E DUCACIÓN Todos los derechos reservados. S ECCIÓN VI. F ISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN Capítulo 34. Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar FIGURA 34-18 Efectos de la disminución o el incremento de la razón ventilación/perfusión ( · VA/ · Q) en PCO 2 y PO 2 en un alveolo. Los esquemas por arriba de la curva representan el alveolo y un capilar pulmonar, y las zonas en rojo oscuro indican los sitios de bloqueo. Con la obstrucción completa del conducto que llega al alveolo, PCO 2 y PO 2 se acercan a las cifras propias de la sangre venosa mixta (V – ). Con el bloqueo total del riego, PCO 2 y PO 2 se acercan a los valores que privan en el aire inspirado. (Con autorización de West JB: Ventilation/Blood Flow and Gas Exchange, 5 th ed. Blackwell, 1990.)