FISIOLOGI A PULMONA R. VENTILACIÓN PULMONAR La respiración proporciona oxígeno a los tejidos y retira el CO2.

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1 FISIOLOGI A PULMONA R

2 VENTILACIÓN PULMONAR La respiración proporciona oxígeno a los tejidos y retira el CO2

3 Funciones del aparato respiratorio Ventilación pulmonar Entrada y salida de aire Difusión de O2 y CO2 entre los alveolos y la sangre Transporte de O2 y CO2 en la sangres y liq corporales Hacia y desde las células Regulación de la ventilación

4 Concepto de respiración Respiración celular: Interacción intracelular del O 2 con moléculas para producir CO 2, H 2 O y energía Respiración externa: Movimiento de gases entre el ambiente y las células del organismo. Se lleva a cabo por los sistemas respiratorio y circulatorio. Es a la que nos referiremos a partir de ahora

5 Etapas de la respiración Intercambio de aire entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares: VENTILACIÓN Intercambio de O 2 y CO 2 entre el aire del alveolo y la sangre Transporte de gases en la sangre (circulación pulmonar y sistémica) Intercambio de O 2 y CO 2 entre la sangre y las células

6 Etapas de la respiración Respiración celular IntercambiodeO 2 yCO 2 entre la sangre y los tejidos 4 Transporte de O 2 y CO 2 entre los pulmones y los tejidos 3 Intercambio de O 2 y CO 2 entre el aire del alveolo y la sangre 2 Ventilación: intercambio de aire, entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares 1 Alvéolos pulmonares Atmósfera O 2 CO 2 O2O2 CO 2 Corazón O 2 + glucosaCO 2 + H 2 O + ATP Célula Circulación sistémica O 2 CO 2 Circulación pulmonar

7 Mecánica ventilatoria La ventilación pulmonar es el movimiento de aire que mueven los pulmones La ventilación pulmonar depende de: 1. Volumen de aire que entra en cada inspiración 2. Frecuencia respiratoria

8 Diafragma relajado el volumen torácico disminuye Inspiración: Entra aireEspiración: Sale aire Diafragma contraído el volumen torácico aumenta La inspiración siempre es un movimiento activo La espiración en general es un movimiento pasivo Existen dos movimientos respiratorios: inspiración y espiración

9 Músculosque causan expansión y contracción pulmonar Respiración tranquila Movimiento del diafragma Contracción del diafragma Tira hacia abajo los pulmones Inspiración Se relaja Retroceso elástico de los pulmones con compresión abdominal Espiración

10 Respiración Forzada Músculos abdominales Empujan el contenido abdominal hacia arriba Comprimiendo los pulmones Caja torácica Se eleva > El diametro AP en un 20% Desciende Músculos Inspiratorios y espiratorios

11 Músculos inspiratorios Intercostales externos Mas importantes Esternocleidomastoideos Elevan el esternón Serratos anteriores Elevan muchas costillas Escalenos Elevan las 2 primeras costillas Músculos espiratorios Rectos del abdomen Empujan hacia abajo las costillas y comprimen e contenido abdominal Intercostales internos

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13 Anatomía del sistema respiratorio Zona respiratoria: Función de intercambio de gases Zona de conducción: Función de calentar, limpiar, humedecer Epitelio ciliado de la tráquea Cilios Células Secretoras de moco

14 Vías respiratorias Zona de conducciónZ.Resp

15 Alveolos Saco alveolar Capilares Célula tipo I Célula tipo II Bronquiolo respiratorio Capilares Fibras elásticas Macrófago

16 La unidad alveolo-capilar es el lugar donde se efectúa el intercambio de gases: Membrana respiratoria Capilar Alvéolo Macrófago Célula alveolar tipo II Célula alveolar tipo I eritrocito Membrana respiratoria 0.5 

17 Timo Glándulatiroides Cavidad torácicay pleuras Pulmón derecho Pulmón izquierdo Mediastino Cada pulmón está encerrado dentro de un saco pleural independiente. Tráquea La pleura es una membrana de doble pared que rodea cada pulmón Pleura visceral Pleura parietal

18 Presiones que originan la entrada y salida de aire Presión Pleural Presión del líquido entre las pleuras Normalmente hay una presión ligeramente negativa P pleural al inicio de la inspiración: - 5cmH2O Inspiración normal: - 7.5cmH2O Durante la espiración se produce una inversión de presiones Aumento pulmonar de 0.5 L

19 Presión Alveolar Presión del aire en el interior de los alveolos Glotis abierta= No flujo de aire = 0cmH2O Inspiración: -1cmH2O Arrastra 0.5L en 2s Espiración: +1cmH2O Saca 0.5L de aire en 2-3s

20 Presión transpulmonar Diferencia entre la presión alveolar y la presión pleural => entre los alveolos y las superficies externas de los pulmones Medida de las fuerzas elásticas que tienden a colapsar los pulmones en todo momento de la respiración => presión de retroceso

21 ¿Por qué entra y sale el aire de los pulmones? P alveolar mayor que P atmosférica 3. ESPIRACION 1.REPOSO P alveolar igual que P atmosférica 2. INSPIRACION P alveolar menor que P atmosférica

22 Distensibilidad pulmonar ( “compliance”) Es la fuerza que debe aplicarse para sacar a un cuerpo elástico del reposo. Elasticidad es la fuerza que debe hacer para regresar al reposo.

23 Alla presión intrapulmonar 1 cm H2O, los pulmones incrementanen 200 mL su volumen después de 10-20s = distensibilidad de los 2 pulmones normales. Depende de: Fuerzas de elasticidad pulmonar fibras de elastina y colágeno Tensión superficial en los alvéolos surfactante pulmonar

24 Diagrama de distensibilidad pulmonar: Relaciona los cambios del volumen pulmonar con los cambios de presión transpulmonar Las 2 curvas se denominan Curva de distensibilidad inspiratoria Curva de distensibilidad espiratoria

25 El surfactante reduce la tensión superficial en los alveolos y reduce la posibilidad de que el alveolo se colapse durante la espiración Célula II. Productora de surfactante pulmonar Surfactante pulmonar

26 Funciones: Fuerza que se forma en una interfase Agua-Aire. Es una fuerza elástica, que mantiene abierto al Alvéolo. Valor normal: 5 a 30 dinas/cm. de la Tensión superficial del Alvéolo. Evita la formación de Edema Pulmonar.

27 Volúmenes y capacidades pulmonares La ventilación pulmonar puede estudiarse registrando el movimiento de volumen que entra y sale de los pulmones por medio de la espirometría Agua Aire Insp. Esp.Insp. Esp.

28 Volúmen de aire que se inspira o espira en cada respiración normal= 500 ml aprox. Volumen Corriente (VC) Volumen adicional que se puede inspirar en insp. Forzada= 3000ml Volumen de Reserva Inspiratoria (VRI) Vol adicional max que se puede espirar mediante espiración forzada= 1100ml Volumen de Reserva Espiratoria (VRE) Vol que queda en los pulmones despues de la espiración forzada= 1200ml Volumen Residual (VR) Volúmenes Pulmonares:

29 VC + VRI= 3500ml Capacidad de aire que se puede inspirar Capacidad Inspiratoria (CI) VRI + VR= 2300ml Cantidad de aire que queda en los pulmones al final de una espiración Capacidad residual funcional (CRF) VRI + VC + VRE = 4600ml Cantidad max de aire que se puede expulsar con inspiración y espiración forzada Capacidad Vital (CV) CV + VR=5800ml Vol max que se pueden expandir los pulmones con el max esfuerzo Capacidad pulmonar Total (CPT) Capacidades Pulmonares:

30 Volúmen respiratorio minuto: Cantidad total de aire nuevo que pasa havia las vías respiratorias por minuto VCxFR = 500x12= 6lts/min Mínimo 1.5lts/minMáximo >200lts/min. No se puede mantener por mas de 1 minuto.

31 5800 2800 2300 Volumen (ml) 1200 Volumen corriente (500 ml) Final inspiración normal Final espiración normal Volumen residual (1200 ml) Volumen de reserva espiratoria (1100 ml) Volumen de reserva inspiratoria (3000 ml) Capacidad pulmonar total Capacidad residual funcional Capacidad vital 4600 ml Capacidad inspiratoria Tiempo

32 Ventilación alveolar Velocidad en la que llega el aire a los alvéolos, sacos alveolares, conductos alveolares y bronquiolos respiratorios. La Ventilación Alveolar: [VC– VM]x FR= VA [500 – 150 mL]x 12 = 350 x 12 = 4,200 mL/min Espacio muerto: aire que nunca llega a las zonas de intercambio gaseosos, solo llena las vías aéreas. VM= Volumen del espacio muerto = 50ml en un varón joven adulto

33 Intercambio gaseoso Pasos: Difusión de los Gases. Transporte de los gases en Sangre. Intercambio de gases entre la Sangre (GR) y las células.

34 Difusión de los Gases Características de los gases. Composición de los Gases. Estructura de la Membrana Conocer las Leyes de los Gases. Parámetros físicos que involucran: Presión (  ) Temperatura Volumen Humedad (Vapor de Agua) Permeabilidad dela membrana Alvéolo-Capilar.

35 Ley de Boyle-Mariotte. A Temperatura constante: P 1 V 1 = P 2 V 2 P es inversamente proporcional a V. En inspiración el Alvéolo  Vol., y sus presiones , lo cual crea grandiente para que entre el flujo de aire desde la atmósfera.

36 Ley de Charles APresión constante: V 1  T 1 V 2 T 2 El volumen es proporcional a la Temperatura A volumen constante, P es proporcional a T.

37 Ley de Avogadro ElN° de moléculas es igual cuando V es constante yT yP son iguales.

38 La Ley de Henry El volumen de un gas disuelto en líquidoses proporcional a su presión parcial.

39 La Ley de los Gases Ideal Combina la mayoría de los factores: V  = N° de moles R = Constante de los gases (62.4) T = Temperatura Absoluta V = Volumen. P   RT

40 La Ley de Dalton Cada gas desarrolla una presión propia (Presión Parcial), como si estuviese solo. La Presión Total es Σde todas. Los gases tienden a ocupar todo el espacio.

41 La Presión Parcial de un gas. PP = %x Presión Atmosférica Total. Ejemplo del O 2 : 20.84 % x 760 mm Hg = 160 mm Hg

42 Difusión de los Gases a través de la membrana A-C El gas se expande para ocupar el espacio alveolar. Movimiento de partículas da la Energía. 4 Factores de la Membrana A-C: Espesor de la Membrana Coeficiente de Difusión de los gases. Superficie de la Membrana Gradiente de Presión

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44 El Espesor de la Membrana Está en relación inversa con la Difusión del Gas. Estados anormales: Edema y Fibrosis

45 s La velocidad de difusión de un gas a través de una membrana es proporcional a: 1.Superficie de la membrana  P 3.Espesor (Inversamente) 4.Solubilidad del Gas. 5.Raíz cuadrada del Peso Molecular. Elcaso del CO2: tiene menor gradiente que el O2 pero difunde más rápido Ley de Difusión de Fick:

46 La Superficie de la Membrana. 1.Las infecciones pulmonares. 2.El Enfisema. 3.La Fibrosis 4.Extirpación de lóbulo

47 El Gradiente de Presión   P entreentre los Alvéolos y la Sangre.  Difusión de gases bidireccional.

48 El Transporte de los Gases

49 El Transporte de Gases en Sangre. 1.- Transporte de O 2 delAlvéoloa los tejidos. 2.- Transporte del CO 2 de los tejidos al Alvéolo

50 Transporte de Oxígeno Dos formas: 1.Combinación química con la Hb de los GR (97%) HbO 2 (oxiHb) 2.Libre, disuelto en el H 2 O. (3%)

51 Funciones de la Hb 1.Facilita el transporte de O 2 2.Facilita el transporte de CO 2 3.Función Buffer del pH en el EAB 4.Transporte de NO en el GR.

52 Modificación de la Curva de Disociación 1.La Temperatura corporal 2.El pH de la sangre 3.La 2,3-DPG (difosfoglicerato) 4.La P 50.

53 Modificación de la Afinidad del O 2 por la Hb. 1.La Temperatura corporal: Se desvía hacia la derecha cuando esta aumenta, produciendo  de la afinidad. Es favorable a nivel de los tejidos, favorece descarga del CO 2.

54 Modificación de la Afinidad del O 2 por la Hb. El pH de la Sangre. “Efecto Bohr”

55 Modificación de la Afinidad del O 2 por la Hb. La Concentración de 2,3-DPG (difosfoglicerato) eritrocitario. Une las cadenas  de HbO 2. Factor importante en respiración celular. Su aumento desvía la curva a la derecha. Liberación de O2 de la Hb. En el ejercicio. En la Bronquitis crónica.

56 Modificación de la Afinidad del O 2 por la Hb. La P 50. Es la pO 2 en la cual el 50% de la Hb está saturada. Indicador útil Valor normal de 26 a 28 mm Hg. Su aumento desvía la curva a la derecha.

57 El Transporte de CO 2. Desde los tejidos hacia el Pulmón Es 20 veces más soluble que el O 2. Se transporta en 3 formas: Como HCO 3. La + importante. = 60% Disuelto en plasma = 10% Compuestos Carbaminos = 30%

58 El CO 2 como HCO 3 Anhidrasa Carbónica H+H+ H 2 O+CO 2  H 2 CO 3 +HCO 3 “Efecto Haldane” La desoxigenacion de la sangre favorece su capacidad de transportar CO2 La Hb amortigua el H +.

59 El CO 2 como HCO 3 Destino del HCO 3. 70%Al plasma HCO 3 30% seintercambia con Cl - El “Desplazamiento del Cloruro”

60 Transporte de CO 2 en Plasma. Compuestos Carbaminos. 30% en esta forma. Amino terminal de lasProteínas. En el Eritrocito (La Globina) Se forma la Carbamino-Hb

61 La Relación Ventilación-Perfusión. En la zona respiratoria alveolar. Equilibrio entre la Ventilación Alveolar =(4.0 L/min) y la Perfusióno GC derecho = (5.0 L/min). 5.0L / min Normal  4.0L / min.  0.8

62 El Cociente Respiratorio [R]  200  0.8 V O 2 250 R  V CO 2

63 Intercambio gaseoso celular.

64 Intercambio gaseoso celular El Oxígeno: proceso complejo. Inverso al ocurrido en el Alvéolo. GR (Hb)Célula. Saturación de la Hb con O 2 : 97.5%. 2 Factores: El contenido arterial de O2: Disuelto: 0.3 mL/100 mL de sangre + Hb (Férrico): 1.36 mLO2/g Hb. La Curva de disociación de la Hb.

65 Los 3 Sistemas que llevan O 2 a las células: El Sistema Cardiovascular El SistemaRespiratorio El Sistema Hematológico

66 Intercambio gaseoso celular ElCO 2 De la célula al GR: Por gradiente Por su solubilidad en la membrana

67 El Pulmón y la Regulación del EAB

68 Ecuación Fundamental del EAB Anhidrasa Carbónica H 2 O+CO 2  H 2 CO 3 H++HCO 3 H 2 O + CO 2

69 Ecuación pH ~ HCO 3 pCO 2

70 Trastorno Básico pH ArterialFormas Clínicas Cambios Bioquímicos AcidosisDisminuido Metabólica  HCO 3 Respiratoria  pCO 2 AlcalosisAumentado Metabólica  HCO 3 Respiratoria  pCO 2

71 El E.A.B Sistemas Buffer Los Líquidos Corporales El Pulmón El Riñón.

72 El Sistema Bufferde los Líquidos Corporales. Rápido e inmediato. Poca potencia. Fugaz (Corta duración).

73 El Sistema BufferPulmonar. Características. Modificando la Ventilación Pulmonar Permite expulsar o retener CO 2 y así modifica la pCO 2. Es intermedio en comienzo, potencia y duración del efecto.

74 La Regulación de la Respiración.

75 Control de la Respiración Nervioso o Neural: Los Reflejos Químico Control de los músculos respiratorios.

76 El Control Nervioso o Neural.  Mecanismos reflejos a través de Receptores  Voluntario: Corteza, fascículos córtico- espinales.  Involuntario: Protuberancia y Bulbo, por el puente de Varolio. (Zona respiratoria Central).

77 El Control Nervioso o Neural. Mecanismos Reflejos Estímulos:  pH (Sangre y LCR)  pCO 2  pO 2 Substancias irritantes.

78 El Control Nervioso o Neural. Mecanismos Reflejos Receptores: Quimiorreceptores aórticos y carotídeos Quimiorreceptores de subst. Irritantes. Quimiorreceptores Centrales, en el Bulbo. Mecanorreceptores de las vías aéreas (Reflejo de Hering-Brauer: se disminuyen las descargas inspiratorias via vagal).

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80 El Control Nervioso o Neural. Mecanismos Reflejos Centros: Zona respiratoria Bulbar Protuberancial: Centro Apnéustico Centro Neumotáxico

81 El Control Nervioso o Neural. Mecanismos Reflejos Respuesta: Cambios en la Ventilación Pulmonar. Tos Estornudo

82 Circulación pulmonar

83 En reposo en 1 minuto pasa aproximadamente toda la sangre por el pulmón La regulación del flujo sanguíneo pulmonar es local, no autonómica. La hipoxia e hipercapnia local producen vasoconstricción arteriolar para derivar la sangre a un área mejor ventilada.

84 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

85 La resistencia de los vasos pulmonares disminuye cuando aumenta el CG: El flujo sanguíneo depende de la presión y de la resistencia: f= P/r ; r = P/f f = Gasto cardiaco (5 L/min) P = P media Arterial – P venosa (15-8)= 7 r = 7/5= 1,4 mmHg/L/min Para aumentar el flujo (ejercicio p.ej.) aumenta la PA ligeramente y disminuye la resistencia por vasodilatación. Circulación pulmonar

86 Bibliografía: