MECANICA DE LA MECANICA DE LA RESPIRACIONRESPIRACION

RECUERDO ANATÓMICORECUERDO ANATÓMICO

IMPORTANCIA DE LA V.A DE CONDUCCIÓN – IMPORTANCIA DE LA V.A DE CONDUCCIÓN – Tráquea y bronquiosTráquea y bronquios

CONCEPTOS GENERALESCONCEPTOS 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 EXTERNARESPIRACIÓN INTERNA VS EXTERNA

La respiración y sus La respiración y sus órganos participan órganos participan además en otras además en otras funciones:funciones:Regulación ácido/baseRegulación de la temperatura

corporalExcreción de compuestos (por

ejemplo, cuerpos cetónicos)Actividad hormonal: angiotensina.

VALORES EN REPOSOVALORES EN REPOSO12-15 respiraciones minuto500 cc aire inspirado/espirado en

cada ciclo 6 a 7,5 L/min

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONMúsculos respiratoriosMúsculos respiratorios

INSPIRATORIOS 1. Diafragma2. Intercostales

externos3. Esternocleido

mastoideo4. Escalenos5. Pectorales

ESPIRATORIOS1. Intercostales

internos2. Abdominales3. Recto anterior4. Oblicuos

Músculos respiratoriosMúsculos respiratorios

2006

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONPresiones Presiones

Presión atmosférica = 0 cm H2OPresión pleural (Ppl) = -3 a -5 cm H2OPresión alveolar (Pal) = Presión

pleural + presión de retroceso elástico alveolar

Presión transmural = Gradiente de presión transmural alveolar = Pal - Ppl

DinámicaDinámica

AUMENTO DE LA CAVIDAD TORACICA

Intercostales externos Diafragma

DISMINUCION DE LA CAVIDADTORACICA

Intercostales internos

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONInspiración Inspiración Orden de control centralVías eferentes: información a los músculos

inspiratoriosActividad de diafragma e intercostalesPresión pleural más negativaAumenta presión trnasmural alveolarLos alvéolos se expandenDisminuye la presión alveolarGradiente de presión, genera flujo de

entrada de aireAumenta el retroceso elástico pulmonar

INSPIRACION

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONEspiración Espiración Cesa el comando inspiratorioMúsculos respiratorios se relajanDisminuye el volumen torácicoPresión pleural se hace menos

negativaDisminuye el gradiente de presión

transmural alveolarDisminuye el volumen alveolar y

presión alveolarFlujo de salida de aire hasta que se

igualan las presiones

ESPIRACIÓN

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONDistensibilidad o ComplianceDistensibilidad o ComplianceDetermina la facilidad con la que el

pulmón puede distenderse o estrecharseLa distensibilidad (compliance)es el

inverso de la elasticidadDISTENSIBILIDAD = 200-240

ml/cmH2O + Volumen / + Presión500 ml / -3, -5 cm H2O

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONRetroceso elásticoRetroceso 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

DinámicaDinámica

Tensión superficial de los alveolos

Elasticidad del tejido pulmonar

pared torácica rígida

Presión intrapleural 757

mm Hg

La elasticidad del tejido pulmonar y la tensión superficial del líquido de los alveolos se oponen a la distensión del pulmón por la pleura. Esto hace que en reposo la presión intrapleural sea negativa

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONSurfactante pulmonar 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 Ley de LaPlace

Presión = 2 x Tensión superf.

Radio del alvéolo

SIN SURFACTANTE, EL ALVEOLO CHICO SE VACIARÍA EN EL GRANDE POR MAYOR PRESIÓN

2

1

MECANICA RESPIRATORIAMECANICA RESPIRATORIASurfactante pulmonarSurfactante 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 RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONSurfactante pulmonar 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 RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONSurfactante pulmonar Surfactante pulmonar Efectos:1. Mejora la función pulmonar2. Mejora la expansión alveolar3. Mejoría en la oxigenación4. Disminuye el soporte ventilatorio 5. Aumenta la capacidad residual funcional6. Aumenta la distensibilidad pulmonar7. Disminuye los cortocircuitos

intrapulmonares8. Mejora la relación ventilación / perfusión

ESPACIO MUERTO ESPACIO MUERTO Anatómico: es el volumen de las vías

aéreas de conducción = 150mlFisiológico: 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 VVentilación minuto= F x V

“Normal” = 12 x 0,5L = 6 LEjercicio físico = 35-45 x 2L =

70-90L◦Diferencia 15.

FLUJO EN LA VIA AEREA 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 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 Factores que modifican la resistencia de la vía aérearesistencia de la vía aérea

> Resistencia (constricción) Estímulo

parasimpático(Acetilcolina) Histamina < PCO2

< Resistencia (dilatación) Estímulo

simpático B2 agonistas > PCO2

< PO2

CIRCULACIÓN PULMONAR 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 PULMONARCIRCULACIÓN PULMONAR

Zonas vasculares: efecto de Zonas vasculares: efecto de la presión hidrostática la presión hidrostática capilar.capilar.

Efecto de los gradientes de presión Efecto de los gradientes de presión hidrostáticahidrostática

Relación ventilación-Relación ventilación-perfusiónperfusiónLa 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 IMPORTANCIA DE LA PRESIÓN INTERSTICIAL NEGATIVAINTERSTICIAL NEGATIVA

RESPIRACIONRESPIRACION

RESPIRACION RESPIRACION EXTERNAEXTERNAO2 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 GasesTasa de Difusión de GasesDepende 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 INTERNARESPIRACION 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 TRANSPORTE DE OXIGENO Y DIOXIDO DE CARBONO EN DIOXIDO DE CARBONO EN LA SANGRELA SANGRE

TRANSPORTE DE OXIGENOTRANSPORTE DE OXIGENOEn 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 Hemoglobina y la presión parcial de oxígenoparcial de oxígenoEl 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 Hemoglobina y la presión parcial de oxígenoparcial 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 TRANSPORTE DE OXIGENO EN LA SANGREEN LA SANGREOxyhemoglobinA 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 Otros factores que afectan a la hemoglobina afinidad por la hemoglobina afinidad por el oxígenoel 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 ACIDEZ AFINIDAD CON EL OXIGENO POR LA HBOXIGENO 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 ReleasepCO2 & 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 RELACION TEMPERATURA Y OXIGENOOXIGENO

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 Envenenamiento por monóxido de carbonomonóxido de carbonoCO 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 TRANSPORTE DE DIOXIDO DE CARBONODE CARBONOEl 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 TRANSPORTE DE DIOXIDO DE CARBONODE 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 Resumen de intercambio y transporte de gas en transporte de gas en Pulmones y TejidosPulmones 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 Resumen de intercambio y transporte de gas en transporte de gas en Pulmones y TejidosPulmones y Tejidos

CONTROL DE LA RESPIRACION

Centro RespiratorioCentro RespiratorioEl 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 Rol del Centro RespiratorioRespiratorio

Ritmicidad zona medularRitmicidad zona medularControles 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 PneumotaxicZona PneumotaxicPneumotaxic 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 REGULACION DEL CENTRO RESPIRATORIORESPIRATORIO 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 Quimiorreceptora regulación de la respiraciónde 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 Regulación de la respiraciónrespiración

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 Control nervioso de la respiraciónrespiración

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

Regulación de la Regulación de la respiraciónrespiración

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 Regulación de la respiraciónrespiración

Centrales Periféricos

aorta

Carótidas

Detectan cambios en PO2

Detectan cambios en PCO2 de forma directa

No detectan cambios en PO2

Detectan cambios en PCO2

de forma indirecta (por cambios de pH)

QuimiorreceptoresQuimiorreceptores

Regulación de la Regulación de la respiraciónrespiración

REGULACION QUIMICA DE LA REGULACION QUIMICA DE LA RESPIRACIONRESPIRACION

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 Regeneración de la negativa de la negativa de la regulación de la regulación de la respiraciónrespiración

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 Control de la frecuencia respiratoriarespiratoriaPropioceptores 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 El ejercicio y el sistema respiratoriorespiratorio 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.