MECANICA DE LA RESPIRACION

RECUERDO ANATÓMICO

IMPORTANCIA DE LA V.A DE CONDUCCIÓN – Tráquea y bronquios Clearance bronquial r4 Ley Poiseuille

CONCEPTOS GENERALES La respiración consiste en el intercambio de gases (O2, CO2) entre las células y la atmósfera. Puede dividirse en Externa :Intercambio de gases (O2/CO2) a nivel pulmonar Interna : Transporte de gases en la sangre Intercambio tisular Respiración celular

RESPIRACIÓN INTERNA VS EXTERNA

La respiración y sus órganos participan además en otras funciones: Regulación ácido/base Regulación de la temperatura corporal Excreción de compuestos (por ejemplo, cuerpos cetónicos) Actividad hormonal: angiotensina.

VALORES EN REPOSO 12-15 respiraciones minuto 500 cc aire inspirado/espirado en cada ciclo 6 a 7,5 L/min

MECANICA DE LA RESPIRACION Músculos respiratorios INSPIRATORIOS Diafragma Intercostales externos Esternocleido mastoideo Escalenos Pectorales ESPIRATORIOS Intercostales internos Abdominales Recto anterior Oblicuos

Músculos respiratorios

2006

MECANICA DE LA RESPIRACION Presiones Presión atmosférica = 0 cm H2O Presión pleural (Ppl) = -3 a -5 cm H2O Presión alveolar (Pal) = Presión pleural + presión de retroceso elástico alveolar Presión transmural = Gradiente de presión transmural alveolar = Pal - Ppl

Dinámica AUMENTO DE LA CAVIDAD TORACICA Intercostales externos Diafragma DISMINUCION DE LA CAVIDAD Intercostales internos

MECANICA DE LA RESPIRACION Inspiración Orden de control central Vías eferentes: información a los músculos inspiratorios Actividad de diafragma e intercostales Presión pleural más negativa Aumenta presión trnasmural alveolar Los alvéolos se expanden Disminuye la presión alveolar Gradiente de presión, genera flujo de entrada de aire Aumenta el retroceso elástico pulmonar

INSPIRACION

MECANICA DE LA RESPIRACION Espiración Cesa el comando inspiratorio Músculos respiratorios se relajan Disminuye el volumen torácico Presión pleural se hace menos negativa Disminuye el gradiente de presión transmural alveolar Disminuye el volumen alveolar y presión alveolar Flujo de salida de aire hasta que se igualan las presiones

ESPIRACIÓN

MECANICA DE LA RESPIRACION Distensibilidad o Compliance Determina la facilidad con la que el pulmón puede distenderse o estrecharse La distensibilidad (compliance)es el inverso de la elasticidad DISTENSIBILIDAD = 200-240 ml/cmH2O + Volumen / + Presión 500 ml / -3, -5 cm H2O

MECANICA DE LA RESPIRACION Retroceso elástico Depende del tejido pulmonar en su contenido de elastina y colágeno El retroceso elástico alveolar: * Tiende a colapsar alvéolos * Aumenta a volúmenes pulmonares altos Retroceso elástico de la caja torácica * Tiende a expandir sus diámetros * Aumenta a volúmenes pulmonares bajos

Dinámica

MECANICA DE LA RESPIRACION Surfactante pulmonar COMPONENTES: 90% son Lípidos 10% son Proteínas Lípidos: Fosfatidilcolina 60% Fosfatidilglicerol Fosfatidilinositol Otros Proteínas: SP-A es Inmunomoduladora SP-B SP-C SP-D es Inmunomoduladora SP-B Y C Participan en estructura, en la actividad de disminuir la tensión superficial y estimulan la absorción de fosfolípidos

Ley de LaPlace 1 2 Presión = 2 x Tensión superf. Radio del alvéolo SIN SURFACTANTE, EL ALVEOLO CHICO SE VACIARÍA EN EL GRANDE POR MAYOR PRESIÓN

MECANICA RESPIRATORIA Surfactante pulmonar NEUMOCITO II Cuerpos lamelares (Almacenam.) Exocitosis al alvéolo Formación de una Monocapa Disminución de la tensión superficial Reemplaza el agua en la superficie alveolar, intercalándose entre sus moléculas. (reduce la interfaz aire- líquido)

MECANICA DE LA RESPIRACION Surfactante pulmonar Disminuye el trabajo durante la inspiración: * Disminuye la tensión superficial de los alvéolos * Disminuye el retroceso elástico del pulmón * Aumenta la distensibilidad Ayuda a estabilizar los alvéolos de diferentes tamaños

MECANICA DE LA RESPIRACION Surfactante pulmonar Efectos: Mejora la función pulmonar Mejora la expansión alveolar Mejoría en la oxigenación Disminuye el soporte ventilatorio Aumenta la capacidad residual funcional Aumenta la distensibilidad pulmonar Disminuye los cortocircuitos intrapulmonares Mejora la relación ventilación / perfusión

ESPACIO MUERTO Anatómico: es el volumen de las vías aéreas de conducción = 150ml Fisiológico: es una medida funcional del volumen de los pulmones que no intercambia CO2. En sujetos normales es igual al espacio muerto anatómico Representa ventilación perdida en pacientes con enfermedades obstructivas y restrictivas

Ventilación minuto= F x V “Normal” = 12 x 0,5L = 6 L Ejercicio físico = 35-45 x 2L = 70-90L Diferencia 15.

FLUJO EN LA VIA AEREA Turbulento: Ocurre si el flujo de aire es alto, la densidad del gas es elevada, radio de la vía aérea es grande: tráquea. Transicional: Ocurre en los puntos de ramificación de las vías aéreas Laminar: Vías aéreas periféricas donde la velocidad es muy baja.

RESISTENCIA PULMONAR Está dada por la resistencia del tejido pulmonar más la resistencia de la vía aérea. La resistencia de las vías aéreas constituye el 80% de la resistencia total. La resistencia de las vías aéreas puede elevarse en forma significativa en presencia de algunas enfermedades.

Factores que modifican la resistencia de la vía aérea (dilatación) Estímulo simpático B2 agonistas > PCO2 < PO2 > Resistencia (constricción) Estímulo parasimpático (Acetilcolina) Histamina < PCO2

CIRCULACIÓN PULMONAR Circulación pulmonar: relacionada con el sistema de intercambio gaseoso Circulación bronquial: abastece de sangre arterial al pulmón para las necesidades de sus células Ambos sistemas producen uniones (anastomosis), lo que hace que la sangre de la vena pulmonar, es decir la que se ha oxigenado, no esté oxigenada al 100%.

CIRCULACIÓN PULMONAR

Zonas vasculares: efecto de la presión hidrostática capilar.

Efecto de los gradientes de presión hidrostática

Relación ventilación-perfusión La ventilación pulmonar (V) y la cantidad de sangre que recibe el pulmón (perfusión, Q) guardan una correlación. Reposo : Q = 5L/min bases > vértices V= 4,2L/min vértices > bases V/Q=0,8

IMPORTANCIA DE LA PRESIÓN INTERSTICIAL NEGATIVA EL LÍQUIDO ADICIONAL EN LOS ALVEOLOS ES ASPIRADO HACIA EL INTERSTICIO

RESPIRACION

RESPIRACION EXTERNA O2 difuso de CO2 y de las zonas de su mayor grado de las presiones parciales en las zonas más bajas de sus presiones parciales (Figura 23.18) Difusión depende de la presión parcial de las diferencias Comparar los movimientos de gas en los capilares pulmonares a los capilares del tejido

Tasa de Difusión de Gases Depende de la presión parcial de los gases en el aire P. O2 en el nivel del mar es de 160 mm / Hg 10.000 pies es de 110 mm / Hg / 50.000 pies es de 18 mm de Hg Gran superficie de nuestro alvéolos Difusión a distancia (membrana de espesor) es muy pequeño Solubilidad y peso molecular de los gases O2 pequeñas molécula difunde algo más rápido CO2 se disuelve fácilmente en agua,la difusión neta de CO2 es mucho más rápido

RESPIRACION INTERNA El intercambio de gases entre la sangre y los tejidos Conversión de oxígeno en la sangre no oxigenada Observar la difusión de O2 hacia adentro En el resto del 25% la disponibilidad de O2 entra en las células Durante el ejercicio más de O2 se absorbe Observar la difusión de CO2 hacia el exterior

TRANSPORTE DE OXIGENO Y DIOXIDO DE CARBONO EN LA SANGRE

TRANSPORTE DE OXIGENO En cada 100 ml de sangre oxigenada, el 1,5% de la de O2 se disuelve en el plasma y el 98,5% se efectúa con la hemoglobina (Hb) en los glóbulos rojos como oxyhemglobin (HbO2). Hemoglobina consiste en una porción de proteína llamada globina y un pigmento llamado heme. El heme porción contiene 4 átomos de hierro, cada una capaz de combinar con una molécula de oxígeno.

Hemoglobina y la presión parcial de oxígeno El factor más importante que determina la cantidad de oxígeno se combina con la hemoglobina es la PO2. Cuanto mayor sea la PO2, más oxígeno se combinan con la hemoglobina, hasta la disposición de moléculas de hemoglobina están saturados.

Hemoglobina y la presión parcial de oxígeno La sangre es casi totalmente saturada de O2 en 60mm Entre el 40 y 20 mm de Hg, grandes cantidades de O2 se liberan como en las zonas de necesidad, como la contratación muscular

TRANSPORTE DE OXIGENO EN LA SANGRE OxyhemoglobinA contiene un 98,5% de oxígeno combinado químicamente y hemoglobina   Dentro de los glóbulos rojos No se disuelve fácilmente en el agua Sólo el 1,5% transportado disuelto en la sangre Sólo el O2 disuelto puede difundir en los tejidos Factores que influyen en la disociación de O2 de la hemoglobina son importantes

Otros factores que afectan a la hemoglobina afinidad por el oxígeno En un ácido (pH bajo), se conoce como el efecto Bohr. Bajos valores de pH en sangre (ácido condiciones) los resultados de la PCO2 alta. - aumentos de la temperatura 2, 3 - bifosfoglicerido (es una sustancia formada en los glóbulos rojos durante la glucosa). Cuanto mayor sea el nivel de los mejores, más oxígeno es liberado de la hemoglobina.

ACIDEZ AFINIDAD CON EL OXIGENO POR LA HB Cuando la acidez aumenta, la afinidad de Hb por O2 disminuye: efecto Bohr H + se une a la hemoglobina y se altera, O2 va a los tejidos necesitados

pCO2 & Oxygen Release Como pCO2 aumenta con el ejercicio, O2 se libera más fácilmente CO2 se convierte en ácido carbónico. y este en H + y bicarbonato, entonces disminuye el pH.

RELACION TEMPERATURA Y OXIGENO Con los aumentos de temperatura, más de O2 se libera. Actividad metabólica y calor. Más prácticas, más O2 liberado Hormonas como la tiroxina y la hormona del crecimiento

Envenenamiento por monóxido de carbono CO de escape de automóviles y el humo del tabaco Se une a la Hb heme grupo con mayor éxito que O2 Envenenamiento de CO Tratar mediante con administración de O2 puro

TRANSPORTE DE DIOXIDO DE CARBONO El CO2 es transportado en la sangre en forma de CO2 disuelto (7%), carbaminohemoglobin (23%), y los iones bicarbonato (70%). La conversión de CO2 en iones bicarbonato y el cloruro de cambio iónico mantiene el equilibrio entre el plasma y glóbulos rojos de la sangre

TRANSPORTE DE DIOXIDO DE CARBONO 100 ml de sangre lleva 55 ml de CO2 Es transportada por la sangre en tres formas Disuelto en el plasma Junto con la parte de globina de la molécula de Hb formando carbaminohemoglobina Como parte de los iones bicarbonato CO2 + H2O se combinan para formar ácido carbónico que se disocia en H + y de iones bicarbonato

Resumen de intercambio y transporte de gas en Pulmones y Tejidos CO2 en la sangre causa separación O2de la hemoglobina. Del mismo modo, la unión de O2 a la hemoglobina provoca una liberación de CO2 a partir de la sangre.

Resumen de intercambio y transporte de gas en Pulmones y Tejidos

CONTROL DE LA RESPIRACION

Centro Respiratorio El área del cerebro desde el que se envían impulsos nerviosos a los músculos respiratorios se encuentra bilateral en la formación reticulares del tallo cerebral. Este centro respiratorio consta de un área medular ritmicidad (inspiratorio y espiratorio), zona pneumotaxica, y área anapneusica

Rol del Centro Respiratorio

Ritmicidad zona medular Controles básicos ritmo de la respiración Inspiración durante 2 segundos, de caducidad de tres Autorhythmic células activas durante dos segundos y luego inactivos Neuronas espiratorio inactivas durante más tranquila respiración activa sólo durante la ventilación de alta tasas

Zona Pneumotaxic Pneumotaxic la zona en la parte superior ayuda a coordinar la transición entre la inspiración y la expiración La zona apneustic envía impulsos a la zona inspiratoria para activarla y prolongar la inspiración, e inhibirde la expiración

REGULACION DEL CENTRO RESPIRATORIO INFLUENCIASCORTICALES VOLUNTARIAMENTE PUEDEN MODIFICAR LOS PATRONES DE RESPIRACIÓN. CONTRIBUCIONES VOLUNTARIAS DE LA RESPIRACIÓN SE VE LIMITADA POR EL GRAN AUMENTO DE LOS ESTÍMULOS DE [H +] Y [CO2].

Quimiorreceptora regulación de la respiración Un ligero aumento en la PCO2 (y, por tanto, H +), una condición llamada hipercapnia, estimula quimiorreceptores centrales. Como respuesta al aumento de la PCO2, el aumento de H + y la disminución de la PO2, la zona inspiratoria está activada y se produce hiperventilación, la respiración profunda y rápida. Si arterial de la PCO2 es menor de 40 mm Hg, una condición llamada hipocapnia, los quimiorreceptores no son estimulados y la zona inspiratorio establece su propio ritmo hasta que el CO2 se acumula y aumenta la PCO2 40 mm Hg. Grave deficiencia de O2 deprime la actividad de los quimiorreceptores centrales y el centro respiratorio

Regulación de la respiración Su objetivo es mantener los niveles de O2 y CO2 en sangre dentro de unos márgenes estrechos que permitan la funcionalidad celular. Además, la respiración debe integrarse con el sistema digestivo, la emisión de sonidos, la tos, etc. El sistema está formado por unos centros respiratorios, que está distribuidos en varios grupos de neuronas integrados en el tronco del encéfalo o bulbo raquídeo.

Control nervioso de la respiración El patrón cíclico de respiración se modifica por diversos estímulos: Cambios en el pH o en la concentración de CO2 y de O2 Situaciones como el ejercicio, emociones, cambios de presión arterial y temperatura 66

Regulación de la respiración El control nervioso se basa en la presencia de unos mecanorreceptores en pulmones, vías respiratorias, articulaciones y músculos, que recogen información y la transmiten a los centros respiratorios. Cuando aumenta la concentración de CO2 en sangre o cuando aumenta la concentración de iones hidrógeno en sangre, se estimulan los quimiorreceptores en los cuerpos carotídeo y aórtico, y la velocidad de la respiración aumenta para eliminar el exceso de CO2 Los movimientos respiratorios se desarrollan de forma involuntaria pero se puede modificar de manera voluntaria al tener conexiones con la corteza cerebral.

Regulación de la respiración

Quimiorreceptores Centrales Periféricos No detectan cambios en PO2 aorta Carótidas No detectan cambios en PO2 Detectan cambios en PCO2 de forma indirecta (por cambios de pH) Detectan cambios en PO2 Detectan cambios en PCO2 de forma directa 69

Regulación de la respiración

REGULACION QUIMICA DE LA RESPIRACION Central quimioreceptores en la médula Responder a los cambios en H + o pCO2 Hipercapnia = ligero aumento se observa alguna en cuanto a pCO2 Quimioreceptores periféricos Responder a los cambios de H +, O2 o la PCO2 --- Aórtico cuerpo en la pared de la aorta Unirse a los nervios vago Carotídea órganos -- en las paredes de las arterias carótida común Glossopharyngeal unirse a los nervios nerviosos

Regeneración de la negativa de la regulación de la respiración Retroalimentación negativa de control de la respiración Aumento de la pCO2 arterial de Estimula los receptores Inspiratorio centro Músculos de la respiración contrato con mayor frecuencia y fuerza Disminuye pCO2

Control de la frecuencia respiratoria Propioceptores de las articulaciones y los músculos inspiratorios activan el centro para aumentar la ventilación antes de la necesidad de suplemento de oxígeno inducida por el ejercicio. La inflación (Hering- Breuer) detecta el reflejo de la expansión del pulmón se estiran los receptores y los límites en función de necesidad de asistencia respiratoria y la prevención de los daños. Otras influencias incluyen la presión arterial, el sistema límbico, la temperatura, el dolor, el estiramiento del esfínter anal, y la irritación de la mucosa respiratoria.

El ejercicio y el sistema respiratorio El sistema respiratorio trabaja con el sistema cardiovascular para hacer los ajustes apropiados para el ejercicio de diferentes intensidades y duraciones. Como el flujo de sangre aumenta con un menor contenido de O2 y mayor de CO2, la cantidad que pasa por el de pulmón (perfusión pulmonar) aumenta y se ve compensada por el aumento de la ventilación y la capacidad de difusión de oxígeno en los capilares pulmonares más abierto. La capacidad ventilatoria puede aumentar 30 veces por encima de los niveles en reposo, al principio con ritmo rápido, debido a las influencias neuronales y, a continuación, más gradualmente debido a la estimulación química de los cambios en el metabolismo de las células. Algo similar, pero invertido, el efecto se produce con el cese de los ejercicios. Los fumadores tienen dificultad para respirar por una serie de razones, incluida la nicotina, mocos, irritantes, y que el hecho de que el tejido cicatrizal reemplaza las fibras elásticas.