VENTILACIÓN PULMONAR E INTERCAMBIO GASEOSO Y SU REGULACIÓN

FUNCIÓN RESPIRATORIA Los objetivos de la respiración son suministrar oxígeno a los tejidos y eliminar el dióxido de carbono. Para lograr ese objetivo la respiaración puede dividirse en cuatro sucesos funcionales importantes:

FUNCIÓN RESPIRATORIA 1. Ventilación pulmonar: significa el flujo de aire de entrada y salida, entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares. 2. Difusión del oxígeno y del dióxido de carbono entre los alvéolos y la sangre. 3. Transporte del oxígeno y del dióxido de carbono de la sangre y de los líquidos corporales a las células y desde ellas. 4. Regulación de la ventilación y de otras facetas de la respiración.

CONTRACCIÓN Y EXPANSIÓN TORÁCICA Los pulmones pueden contraerse y expandirse de dos maneras: 1. Por el movimiento hacia abajo y arriba del diafragma para alargar y acortar la cavidad torácica. 2. Por elevación y descenso de las costillas para aumentar y disminuir el diámetro anteroposterior de la cavidad torácica.

CIRCULACIÓN PULMONAR

TRONCO PULMONARARTERIA PULMONAR DERECHAIZQUIERDA La circulación pulmonar da un flujo relativamente continuo de sangre sin oxígeno desde el ventrículo derecho.

CIRCULACIÓN PULMONAR Las arterias pulmonares se dividen hasta formar los capilares pulmonares los cuales están en contacto con la membrana alveolar para el intercambio de gases. La circulación pulmonar satisface los requerimientos metabólicos.

CIRCULACIÓN PULMONAR A diferencia de la circulación sistémica, la circulación pulmonar maneja presiones más bajas. La presión sanguínea promedio de la arteria pulmonar es de 15 mmHg. En situaciones en las que se presentan disminuciones de O 2 en la sangre se produce una vasoconstricción de la arteria pulmonar.

CIRCULACIÓN PULMONAR FUNCIONES Aporta energía para nutrir el parénquima pulmonar. Es un reservorio de sangre para el ventrículo izquierdo. Posee acción endocrina pues su endotelio participa en la formación de Bradicinina, Prostaglandinas y Serotonina.

CIRCULACIÓN PULMONAR INTERFAZ SANGRE-GAS 1. Surfactante pulmonar. 2. Epitelio alveolar. 3. Membrana basal. 4. Endotelio capilar. 5. Plasma. 6. Membrana del eritrocito.

MECÁNICA VENTILATORIA

FACTORES MECÁNICOS El aire fluje de hacia adentro y afuera del pulmón siguiendo gradientes de presión y contra una resistencia. La inspiración es un proceso activo que necesita trabajo. La espiración es un proceso pasivo que utiliza las propiedades elásticas del pulmón. Las fuerzas elásticas del tejido pulmonar están determinadas principalmente por las fibras de elastina y colágeno entrelazadas en el parénquima pulmonar.

FUERZAS INVOLUCRADAS Para lograr la respiración se requiere lo siguiente: 1. Controladores: cerebro, tallo, médula. 2. Sensores: quimiorreceptores. 3. Efectores: pulmones y músculos de la respiración.

MÚSCULOS INSPIRATORIOS Elevan la caja torácica y aumenta su tamaño cuando se contraen. El diafragma es el músculo más importante de la inspiración. Realiza el mayor trabajo.

DIAFRAGMA Durante la inspiración se aplana, es decir, desciende para aumentar el volúmen torácico. Durante la espiración se eleva para disminuir el volúmen. Una respiración normal y tranquila puede lograrse solamente con el diafragma. Recibe inervación de raíces espinales de C3-C5.

INTERCOSTALES EXTERNOS Tiran las costillas hacia arriba y afuera. Aumentan los diámetros AP y laterales del tórax. Son músculos inspiratorios. Inervados por las raíces de T1 a T12.

INTERCOSTALES INTERNOS Músculos esencialmente espiratorios. Se contraen durante la espiración principalmente forzada. Comprimen la caja torácica.

MÚSCULOS ABDOMINALES Son los músculos espiratorios más importantes. Al contraerse deprimen el contenido abdominal y aumentan la presión intraabdominal. Esto empuja el diafragma hacia arriba y disminuye el volúmen torácico.

PRESIONES INTRATORÁCICAS

PRESIÓN INTRAALVEOLAR (PA) Es la presión que existe en los alvéolos. También se denomina presión intrapulmonar. Cuando la glotis está abierta y no hay flujo se dice que es igual a la presión atmosférica.

PRESIÓN INTRAPLEURAL (PIP) Presión existente en el espacio pleural entre las dos pleuras. Valor de referencia: -2.5 a –5 cmH 2 O. Su presión es negativa con respecto a la presión atmosférica.

PRESIÓN DE RETRACCIÓN Es causada por la presión de retracción de los pulmones. Está en relación a las paredes que deben estirar a los pulmones durante la inspiración. En condiciones normales su presión es positiva. De aproximadamente 5 cmH 2 O.

VENTILACIÓN Y PRESIONES En correctas condiciones, las presiones antes citadas disponen de un ambiente de presión igual o positiva respecto a la presión atmosférica. Para lograr la ventilación de los pulmones, se debe generar una presión negativa (debe ser menor a la presión atmosférica). La generación de está presión negativa se da gracias a la participación de los músculos intercostales, el diafragma y la pleura.

VENTILACIÓN Y PRESIONES La contracción de los intercostales aumenta el volumen del tórax por lo que disminuye la presión intrapleural. La contracción del diafragma genera que disminuya la presión pleural hasta –6cmH 2 O lo que permite una mayor expansión del pulmón. Todo lo anterior gnera que la presión dentro de las vías respiratorias se negativice y forme un gradiente de presión de aire al interior de la vía.

RESISTENCIA AL FLUJO AÉREO

TENSIÓN ALVEOLAR SUPERFICIAL Los alveólos se encuentran recubiertos por una película de líquido. Los alvéolos al ser pequeños sacos microscópicos poseen una tensión definida. Los alvéolos tienen esta propiedad que se denomina Tensión alveolar. Tensión alveolar: fuerza que se opone al flujo de aire.

TENSIÓN ALVEOLAR SUPERFICIAL En 1929 Von Neergard descubrió al utilizar un gato en su experimento que este necesitaba menos presión para llenar los pulmones cuando se aplicaba solución salina que cuando se usaba aire. Este principio sirvió para que 30 años después se descubriera el Factor tensoactivo alveolar o Surfactante pulmonar.

FACTOR TENSOACTIVO ALVEOLAR Sustancia con actividad de superficie compuesta por proteínas y lípidos. Es producida por los neumocitos tipo II. La función de este líquido es reducir la tensión superficial del alvéolo y con ello ayuda a la distensión pulmonar durante la inspiración.

LEY DE LAPLACE La presión transmural es: PTm = 2T/ radio de los alvéolos. Donde T es tensión alveolar.

LEY DE LAPLACE Esta ley postula que si la tensión superficial no se mantiene baja cuando los alvéolos se hacen pequeños durante la espiración, estos simplemente colapsaran. Esto explica la fisiopatología de Membrana Hialina en el recién nacido prematuro.

VOLÚMENES Y CAPACIDADES PULMONARES

COMPORTAMIENTO DE UN GAS El O 2, el CO 2 y el nitrógeno se encuentran disueltos en los líquidos pulmonares. La concentración de los gases se mide en términos de presiones parciales. El aire es una mezcla de gases donde hay 21% de oxígeno y 79% de nitrógeno. A nivel del mar estos gases tienen en total una presión parcial de 760 mmHg (una atmósfera).

VOLÚMENES PULMONARES Un volúmen pulmonar es una medida de cambio que se obtiene mediante un espirómetro. Una suma de 2 o más volúmenes corresponde a una capacidad. VOLÚMEN TIDAL También llamado volúmen del aire corriente. Es el volúmen que entra y sale en durante una respiración normal. Corresponde a 500cc de aire.

VOLÚMEN RESIDUAL Cantidad de aire que queda en los pulmones luego de una espiración normal. Dicha cifra se corresponde a aproximadamente al 25% o 30% de la capacidad funcional residual. Se menciona en una media de 3 litros de aire.

VOLÚMEN DE RESERVA INSPIRATORIA Es el volúmen de aire que se puede inspirar durante una inspiración máxima. Corresponde aproximadamente a 2,5 litros de aire. VOLÚMEN DE RESERVA ESPIRATORIA Cantidad de aire de la reserva residual que puede ser sacada con un esfuerzo espiratorio máximo. Corresponde a 1,5 litros de aire.

CAPACIDAD VITAL Cantidad máxima de aire que se puede expulsar luego de una inspiración máxima. La capacidad vital es igual al volúmen de reserva inpiratorio, más volúmen corriente, más volúmen de reserva espiratorio.

CAPACIDAD PULMONAR TOTAL Volúmen de aire total que es capaz de almacenar el pulmón luego de una inspiración forzada. Es igual a la suma de la capacidad vital y del volúmen residual.

VENTILACIÓN Y PERFUSIÓN

Ventilación (V) equivale al producto de la frecuencia respiratoria por el volúmen de aire que entra en cada respiración. Perfusión (Q) aluda al flujo sanguíneo pulmonar que llega a cada uno de los alvéolos por unidad de tiempo.

VENTILACIÓN La ventilación es el proceso que consiste en llevar el oxígeno hasta los alvéolos para que se lleve a cabo el intercambio gaseoso (hematosis). Las moléculas de O 2 pasan la membrana alvéolo capilar por medio de difusión pasiva hacia la circulación y la CO 2 difunde hacia el alvéolo.

ESPACIO MUERTO ANATÓMICO Corresponde a la cantidad de aire que no llega a los alvéolos y que queda contenido en los espacios anatómicos de la vía aérea y que por lo tanto no participa en el intercambio gaseoso.

ESPACIO MUERTO ALVEOLAR Cantidad de aire que alcanza los alvéolos pero que no son intercambiados debido a la escasa perfusión en un momento determinado. ESPACIO MUERTO FISIOLÓGICO Suma del espacio muerto anatómico y el espacio muerto alveolar. Generalmente el espacio muerto fisológico correponde al 30% del volúmen general corriente.

INFLUENCIA DE LA GRAVEDAD La gravedad modifica el flujo sanguíneo pulmonar. La presión intravascular es mayor en las bases que la existente en los vértices. En el tercio superior del pulmón tiende a descender la perfusión alveolar.

ZONAS DE WEST El flujo sanguíneo está influido por la gravedad. En el pulmón ni la ventilación, ni el flujo sanguíneo tienen una relación uniforme. Así las bases pulmonares están más perfundidas que ventiladas. Los vértices más ventilados que perfundidos.

ZONAS DE WEST Las zonas de West lo que explican es este comportamiento de la relación V/Q en las diferentes partes anatómicas. De esta manera: 1. Zona 1: vértices del pulmón. 2. Zonas 2: parte media. 3. Zona 3: bases pulmonares.

ZONAS DE WEST En la zona 1: V > Q En la zona 2: V = Q En la zona 3: V < Q En otras palabras: el espacio muerto alveolar es mayor en la zona 1 y el cortocircuito mayor en la zona 3.

INTERCAMBIO DE GASES

PRESIONES PARCIALES La presión parcial de Oxígeno en el alvéolo es de 105 mmHg regularmente (PO 2 ). La PO 2 en sangre venosa es de 40 mmHg. La presión parcial de dióxido de carbono en el alvéolo es de 40 mmHg normalmente (PCO 2 ).

PRESIONES PARCIALES Este comportamiento de presiones explica la existencia de un gradiente de difusión favorable del O2 del alveolo al interior del capilar sanguíneo. Existe también un gradiente de presión de CO2 que favorece la difusión del gas del capilar al alvéolo.

FACTORES QUE AFECTAN LA TASA DE DIFUSIÓN DE GASES 1. Espesor de la membrana. 2. Área de superficie de la membrana. 3. Coeficiente de difusión del gas en la sustancia de la membrana. 4. Diferencia de presión entre los lados de la membrana.

PRESIONES PARCIALES Este es un elemento a considerar en la difusión de gases. La difusión de gases a través de la membrana alveolo capilar es del tipo difusión pasiva. La capacidad de difusión de los pulmones para un gas es directamente proporcional al área de membrana e inversamente porporcional a su grosor.

COEFICIENTE DE DIFUSIÓN Este es un elemento a considerar en la difusión de gases. Es un resultado de dividir los cocientes de la solubilidad y el peso molecular del O 2 entre el cociente de la solubilidad y el peso molecular del CO 2. Cuanto mayor sea el cociente a mayor será la difusión. El cociente de difusión del CO 2 /O 2 es 2:1, eso significa que el CO 2 es 2:1 veces más rápido para difundir.

REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN

El SN normalmente ajusta la tasa de ventilación alveolar casi exactamente a las demandas del organismo. De esta forma la PO 2 y la PCO 2 apenas resultan alteradas, incluso durante el ejercicio moderado o enérgico y en la mayor parte de los otros tipos de estrés respiratorio.

CENTRO RESPIRATORIO Está compuesto de varios grupos de nueronas localizadas bilateralmente en el bulbo raquídeo y en la protuberancia. Se encuentra dividido en tres grupos principales de neuronas: 1. Grupo respiratorio dorsal: origina principalmente la inspiración. 2. Grupo respiratorio ventral: puede originar la inspiración o la espiración dependiendo de qué neuronas del grupo se estimulen.

CENTRO RESPIRATORIO 1. Centro neumotáxico: ayuda a controlar la frecuencia y el patrón respiratorio. Se ubica dorsalmente. El grupo respiratorio dorsal de neuronas desempeña el papel principal del control de la respiración.

CONTROL QUÍMICO DE LA RESPIRACIÓN La finalidad última de la respiración es mantener concentraciones adecuadas de O 2, CO 2 e hidrogeniones en los tejidos. Por tanto es importante que la actividad respiratoria responda a ellos. El exceso de CO 2 e hidrogeniones estimula el centro de la respiración y aumenta mucho la fuerza de las señales inspiratorias y espiratorias a los músculos respiratorios.

CONTROL QUÍMICO DE LA RESPIRACIÓN El O 2 no tiene un efecto directo significativo sobre el centro respiratorio del encéfalo en el control de la respiración. Actúa indirectamente a través de quimiorreceptores situados en los cuerpos carotídeos y aórticos, y estos a su vez transmiten las señales nerviosas oportunas al centro de la respiración.

CONTROL QUÍMICO DE LA RESPIRACIÓN El O 2 no tiene un efecto directo significativo sobre el centro respiratorio del encéfalo en el control de la respiración. Actúa indirectamente a través de quimiorreceptores situados en los cuerpos carotídeos y aórticos, y estos a su vez transmiten las señales nerviosas oportunas al centro de la respiración.