Fisiología Respiratoria Facilitador: Dr. Eric M. Cabrera

Respiración Ventilación: Movimiento de aire dentro y fuera de los pulmones Respiración Externa: Intercambio de gases entre el aire en los pulmones y la sangre Transporte de oxigeno y dioxido de carbono en la sangre Respiración Interna: Intercambio de gases entre la sangre y los tejidos

Funciones del Sistema Respiratorio Intercambio de gases: O2 que entra a la sangre y CO2 que sale de la misma Regulación del pH sanguineo: Alterado por cambios en los niveles de CO2 en sangre Producción de la voz: Movimiento de aire a través de las cuerdas vocales provoca el sonido del lenguaje Olfato: Ocurre cuando las moleculas en el aire entran en contacto con el epitelio nasal Protección: En contra de micro organismospara prevenir infecciónes y removerlos

Divisiones del Sistema Respiratorio Tracto Superior Nariz, faringe y estructuras asociadas Tracto Inferior Laringe, traquea, bronquios y pulmones

Cavidad Nasal y Faringe

Nariz y Faringe Faringe Nariz Cavidad común para el sistema digestivo y respiratorio Tres regiones Nasofaringe Orofaringe Laringofaringe Nariz Nariz externa Cavidad nasal Funciones Vía de paso del aire Limpiar el aire Humidificar y calentar el aire Olfato Con los senos paranasales servir de cámara de resonancia para el habla

Laringe Funciones Mantener una vía permeable para el movimiento del aire La epiglotis y los plieges vestibulares previenen que el material deglutido se mueva hacia la laringe Las cuerdas vocales son la fuente primaria de la producción del sonido

Cuerdas Vocales

Traquea Tubo para el aire Se divide para formar: Bronquio primario Carina: relacionada al reflejo de la tos

Arbol Traqueobronquial Zona de conducción Desde la traquea a los bronquios terminales ambos cubiertos de epitelio cilíndrico ciliado para remover cuerpos extraños Vía de paso para el movimiento del aire Cartílagos en forma de herraduras mantienen abiertos los tubos del sistema y el musculo liso controla el diámetro del tubo. Zona de respiración De los bronquiolos respiratorios al alveolo Es el sitio para el intercambio gaseoso

Arbol Traqueobronquial

Bronquiolos y Alveolos

Alveolos y la Membrana Respiratorio

Pulmones Dos pulmones: Principales organos de la respiración Pulmón derecho: tres lóbulos Pulmón izquierdo: dos lóbulos

Pared Torácica músculos de la Respiración

Volumen Torácico

Pleura El líquido pleural es producido por las membranas pleurales Actua como un lubricante Ayuda a mantener juntas la pleura parietal y visceral

Ventilación Movimiento del aire dentro y fuera de los pulmones El aire se mueve de un area de mayor presión a un area de menor presión La presión es inversamente proporcional al volumen

Cambios en la Presión Alveolar La presión barométrica (PB) es igual a la presión alveolar (Palv) y no hay movimiento de aire. El aumento del volumen torácico resulta en aumento del volumen alveolar y disminución de la presión alveolar. La presión del aire inspirado es mayor que la presión alveolar, y el aire entra espontáneamente a los pulmones. Final de la inspiración. Ambas presiones son iguales La disminución del volumen torácico disminuye el volumen alveolar y aumenta su presión. La presión alveolar es mayor que la del aire atmosférico, y el aire sale espontáneamente de los pulmones.

Cambios de Volumen Alveolar Recojimiento Pulmonar Factores que tienden a colapsar el alveolo Recojimiento elástico del tejido pulmonar y la tensión superficial del alveolo La sustancia surfactante: reduce la tendencia del alveolo a colapsar Presión Pleural Negativa causa que el alveolo se expanda Pneumotorax es un orificio entre la cavidad pleural y el aire atmosférico que causa pérdida de la presión pleural

Ciclo Respiratorio Normal

Complianza Es una medida de qué tan facilmente se expanden el pulmón y el tórax A mayor complianza, más facilmente un cambio de presión causará expansión Una complianza menor de lo normal significa que el pulmón y el tórax son más dificiles de expandir Conditiones que disminuyen la complianza Fibrosis pulmonar Edema pulmonar Síndrome de insuficiencia respiratoria

Volumenes Pulmonares Volumen Tidal Volumen de Reserva Inspiratorio Volumen de aire inspirado o expirado durante una inspiración o espiración normal Volumen de Reserva Inspiratorio Cantidad de aire inspirado a la fuerza luego de una inspiración normal de volumen tidal Volumen de Reserva Espiratorio Cantidad de aire espirado a la fuerza luego de una espiración normal de volumen tidal Volumen Residual Volumen de aire que permanece en las vías respiratorias y pulmones, luego de una espiración forzada

Capacidades Pulmonares Capacidad Inspiratoria Volumen tidal + volumen de reserva inspiratorio Capacidad Funcional Residual Volumen de reserva espiratorio + volumen residual Capacidad Vital La suma del volumen de reserva inspiratorio, volumen tidal , y volumen de reserva espiratorio Capacidad Total Pulmonar La suma de los volúmenes de reserva inspiratorio, respiratorio, tidal y residual

Espirómetría de Volúmenes y Capacidades Pulmonares

Ventilación Alveolar por Minuto Ventilation por minuto: cantidad total de aire movido dentro y fuera del sistema respiratorio por minuto Frecuencia Respiratoria : número de respiraciones tomadas por minuto Espacio Muerto Anatomico : las partes anatómicas del sistema respiratorio donde no ocurre intercambio gaseoso Ventilación Alveolar : cuanto aire por minuto entra a las partes anatómicas del sistema respiratorio en las cuales ocurre intercambio gaseoso

Principios Físicos del Intercambio Gaseoso Presión Parcial Ley de Dalton: La presión ejercida por cada tipo de gas en una mezcla de gases (aire) Presión de vapor de agua Difusión de gases a través de líquidos Ley de Henry La concentración de un gas en un líquido es determinado por su presión parcial y su coeficiente de solubilidad

Principios Físicos del Intercambio Gaseoso Difusión de gases a través de la membrana respiratoria Depende del grosor de la membrana, el coeficiente de difusión del gas, el area de superficie de la membrana,la presión parcial de los gases en el alveolo y la sangre Relación entre la ventilación pulmonar y perfusión del capilar pulmonar El aumento de la ventilación o el aumento de la perfusión del capilar pulmonar, aumentan el intercambio de gases Un corto circuito fisiológico es cuando sangre desoxigenada regresa de los pulmones

Gradientes de Difusión de O2 y CO2 Oxigeno Se mueve del alveolo a la sangre. La sangre esta casi completamente saturada de O2 cuando deja el capilar pulmonar P02 en sangre disminuye por mezcla con sangre desoxigenada El Oxigeno se mueve del capilar tisular hacia los tejidos Dióxido de carbono Se mueve de los tejidos hacia el capilar tisular Se mueve de los capilares pulmonares hacia el alveolo

Cambios en las Presiones Parciales

Hemoglobina y Transporte de Oxígeno El Oxigeno es transportado por la hemoglobina (98.5%) y disuelto en el plasma (1.5%) La curva de disociación Hb-O2 muestra que la Hb esta casi completamente saturada cuando la P02 es de 80 mm Hg ó mayor. A presiones parciales menores, la Hb libera oxígeno. Una desviación de la curva hacia la izquierda secundario a un aumento del ph, una disminución de CO2, o una disminución de temperatura resulta en un aumento de la afinidad de la Hb para retener oxígeno.

Hemoglobina y Transporte de Oxígeno Una desviación de la curva hacia la derecha secundario a una disminución del ph, un aumento del CO2, ó un aumento en la temperatura resulta en una disminución de la afinidad de la Hb para retener el oxígeno. El 2.3-difosfoglicerato aumenta la capacidad de la Hb para liberar oxígeno a nivel tisular La hemoglobina fetal tiene una mayor afinidad por el oxígeno que la hemoglobina A maternal

Curva de disociación de la Hb-O2 en reposo

Efecto Bohr: Desviación de la Curva de Disociación de Hb-O2 con el ph

Efectos de la Temperatura :

Desviación de la Curva

Transporte del Dióxido de Carbono El CO2 es trasnportado como HCO3¯ (70%), en combinación con las proteinas de la sangre (23%), y en solución en el plasma (7%). La Hb que liberó el O2 en el capilar tisular, se une más rápidamente al CO2 que la Hb-O2 (efecto Haldane) En los capilares tisulares, el CO2 se combina con el agua dentro del eritrocito para formar H2CO3 el cual se disocia para formar HCO3¯ y H*

Transporte del Dióxido de Carbono En los capilares pulmonares, el ión bicarbonato y el ión hidrogenión se mueven dentro de los G.R. y el ión cloro. El HCO3¯ se combina con el H+ para formar ácido carbónico (H2CO3). El H2CO3 es convertido a CO2 + H2O. El CO2 difunde fuera del glóbulo rojo. El aumento del CO2 plasmático disminuye el ph sanguineo. El sistema respiratorio regula el pH sanguineo regulando los niveles plasmaticos del CO2.

Transporte del CO2 y Movimiento del Cl

Acoplamiento Ventilation-perfusion :

Areas Respiratorias en el Tallo Cerebral Centro Respiratorio Bulbar Las neuronas dorsales estimulan el diafragma Las neuronas ventrales estimulan los músculos intercostales y abdominales Centro Respiratorio Pontino (pneumotaxico) Involucrado en la alternancia entre inspiración y espiración

Estructuras Respiratorias en el Tallo Cerebral

Ventilación Rítmica Inicio de la inspiración Aumentando la inspiración Las neuronas del Centro Respiratorio Bulbar están activas continuamente El centro recibe estimulación de receptores y estimulación de partes de la corteza concernientes con movimiento respiratorio voluntario and emotiones Las aferencias combinadas de todos estos centros producen potenciales de acción que estimulan a los músculos respiratorios Aumentando la inspiración Mas y mas neuronas son activadas Deteniendo la inspiración Las Neuronas que exitan también son responsible de inhibir la inspiración y recibir aferencias del centro pontino y los receptores de estiramiento en el pulmón. Al activarse las neuronas inhibitorias y relajarse los músculos respiratorios, resulta en la espiración.

Modificación de la Ventilación Control Químico El CO2 es el mayor regulador Aumento o disminución en el pH puede estimular áreas con quimioreceptores, causando una mayor frecuencia y profundidad de la respiración Cuando disminuyen los niveles normales de O2 en sangre a 50% o mas aumentan la frecuencia y profundidad de la respiración Sistema Cerebral y Límbico La respiración puede ser controlada voluntariamente y modificada por las emociones

Modificando la Respiración

Regulación del pH y gases sanguineos

Reflejo deHerring-Breuer Limita el grado de inspiración y previene la sobreinflación de los pulmones Infantes El reflejo juega un papel el la regulación del ritmo básico de respiración y previene la sobreinflación del pulmónl Adultos El reflejo es importante solo cuando aumenta el volumen tidal en el ejercicio o trabajo

Ventilación en el Ejercicio La Ventilacion aumenta abruptamente: Al iniciar el ejercicio El movimiento de las extremidades tiene una gran influencia El componente aprendido del ejercicio La ventilación aumenta gradualmente: Luego de un aumento inmediato o abrupto, ocurre un aumento gradual (4-6 minutos) El umbral anaerobio es el mas alto nivel de ejercicio a que se puede llegar sincausar cambios significativos en el ph sanguineo Si se excede dicho umbral, se acumulará el ácido láctico producido por los músculos esqueléticos

Effects of Aging Vital capacity and maximum minute ventilation decrease Residual volume and dead space increase Ability to remove mucus from respiratory passageways decreases Gas exchange across respiratory membrane is reduced