Download pulmones los mayor -datos

APARATO RESPIRATORIO
El metabolismo aerobio de las células depende de un suministro continuo de oxígeno y nutrientes
desde el entorno, y de la eliminación de dióxido de carbono.
Los pulmones humanos están encerrados en la cavidad torácica , en un ambiente húmedo que favorece
el intercambio de gases con la sangre y protege del daño a la delicada superficie de intercambio. Pero
por otro lado esta internalización genera otro problema , que es la movilización del aire entre la
atmósfera y la superficie de intercambio ubicada profundamente dentro del organismo. En los
humanos el flujo de aire requiere de la estructura músculoesquelética del tórax cuyas modificaciones
permiten el paso de aire de regiones de mayor presión a otras de menor presión.
FUNCIONES PRINCIPALES DEL APARATO RESPIRATORIO
1. Intercambio de gases entre la atmósfera y la sangre: ingresa O 2 y elimina CO 2
2. Regulación del pH corporal: reteniendo o eliminando selectivamente CO 2
3. Protección frente a patógenos inhalados y a sustancias irritantes: el epitelio respiratorio está provisto
de mecanismos que retienen y destruyen sustancias potencialmente nocivas antes de que puedan
ingresar al organismo.
4. Vocalización: el aire que se mueve entre las cuerdas vocales crea vibraciones que permiten el habla,
cantar y otras formas de comunicación.
Respiración celular
Es la interacción intracelular del O2 con
moléculas orgánicas para producir CO 2 ,
agua y ATP
Respiración externa
Es el movimiento de gases entre el ambiente y las
células del organismo.
Figure 17-1: Overview of external and
cellular de
respiration
Resumen
la respiración externa y celular
CO2
O2
Intercambio
ExchangeI:I:
between y el
Entre la atmósfera
pulmón. atmosphere
and lung
VíasAirways
aéreas
Alvéolos
Alveoli
pulmonares
of lungs
CO2CO2 OO2 2
COCO
2 2
ExchangeII:
II:
Intercambio
between
lung
Entre el pulmón y la
and blood
sangre
O
O22
Pulmonary
Circulación
circulation
pulmonar
O2
Transportde
of
Transporte
gases
in
gases en la
the blood
sangre
Systemic
Circulación
sistémica
circulation CO2
CO2
O2
CO2CO2
Cellular
respiration
Cells
Células
ATP
ATP
Human Physiology: An Integrated Approach, 4e
by Dee Unglaub Silverthorn
OO2 2
Intercambio III:
EntreExchange
la sangreIII:
y las
between blood
células.
and cells
Nutrients
Nutrientes
Copyright © 2007 Pearson Education, Inc.,
publishing as Benjamin Cummings.
La caja torácica está delimitada por las costillas por delante y los laterales, la columna vertebral por
detrás y un piso con forma de cúpula constituido por el diafragma.
Los músculos asociados son:
los intercostales internos y externos que conectan los 12 pares de costillas;
los esternocleidomastoideo y escalenos que van desde la cabeza y nuca al esternón y las dos primeras
costillas.
Los pulmones están formados por tejido esponjoso liviano ocupado en su
mayor parte por espacios llenos de aire; estos órganos descansan sobre el
diafragma. Cada pulmón está rodeado por un saco pleural doble cuyas
membranas (pleuras) recubren por un lado la superficie externa de los
pulmones y por otro la cara interna del tórax. Entre ambas pleuras hay
Esternocleidomastoideo
líquido pleural. *
Faringe
Cuerdas vocales
Escalenos
Intercostales
internos
Intercostales
externos
Esófago
Cavidad
nasal Vía aérea
superior
Laringe
Tráquea
Pulmón
Diafragma
Bronquios
Músculos
abdominales
*El resultado es similar a un globo lleno de aire ( el pulmón) rodeado por un
Diafragma
globo lleno de agua ( el saco pleural). El líquido pleural crea una superficie
húmeda y resbaladiza de modo que las membranas pueden deslizarse una
sobre otra cuando los pulmones se mueven dentro del tórax y a la vez hace
que los pulmones se peguen a la pared torácica y los mantiene parcialmente inflados aún en reposo.
Vía aérea
inferior
Resumen anatómico
Ramificación de las vías aéreas
Faringe
Cuerdas vocales
Laringe
Cavidad
nasal Vía aérea
superior
Esófago
Laringe
Tráquea
Tráquea
Pulmón
Vía aérea
inferior
Bronquio principal
izquierdo ( se divide 22
veces finalizando en un
grupo de alvéolos)
Bronquios
Diafragma
El aire ingresa a la vía aérea superior a través de la boca y la nariz y se dirige
hacia la faringe , un corredor común para los alimentos, líquidos y aire. Desde la
faringe el aire fluye a través de la laringe a la tráquea. La tráquea es un tubo
semiflexible de 15 a 20 anillos cartilaginosos, que se ramifica en dos bronquios
principales ( uno para cada pulmón). Dentro de los pulmones los bronquios se
ramifican en más pequeños para convertirse en bronquiolos ( vías de músculo
liso) terminando en los alvéolos. Los alvéolos constituyen la mayor parte del
tejido pulmonar y su función principal es el intercambio de gases.
Bronquio
secundario
Bronquiolos
Alvéolos
Células alveolares tipo I
para el intercambio de
gases
ALVÉOLOS
Estructura alveolar
Superficie de intercambio de los
alvéolos
Célula endotelial del capilar
Glóbulos rojo
Células alveolares tipo I I
sintetiza sustancia
tensioactiva (surfactante)
Endotelio
Plasma
Macrófago alveolar ingiere
cuerpos extraños
Cada alvéolo está compuesto por una única capa de epitelio. Tienen dos
tipos de células epiteliales:
Células alveolares tipo II que sintetizan una sustancia tensioactiva (
surfactante) la cual se mezcla con la delgada capa de líquido que recubre
a los alvéolos para ayudar a los alvéolos a expandirse durante la
respiración.
Sustancia
tensioactiva
Espacio aéreo
alveolar
Membranas
Basales
fusionadas
Células alveolares tipo I, muy delgadas para permitir la difusión de los
gases a través de ellas.
Los vasos sanguíneos cubren 80 a 90 % de la superficie alveolar, lo que forma una lámina casi continua
de sangre en estrecho contacto con los alvéolos llenos de aire, lo cual es esencial para el intercambio
de gases.
c
a
p
i
l
a
r
A
l
v
é
o
l
o
¿Qué es el aire?
El aire es una mezcla de gases. La atmósfera que rodea a la tierra es una mezcla de gases y vapor de
agua.
La presión parcial de un único gas en una mezcla se conoce como presión parcial (P gas) y depende de
su concentración.
La presión parcial de oxígeno (PO2 ) en el aire seco a nivel del mar es de 160 mmHg
Gas y su % en el aire
P gas en aire seco a 25ªC
Nitrógeno (N2) 78%
593 mm Hg
Oxígeno (O2) 21%
160 mmHg
Dióxido de carbono (CO 0.033%
0.25 mmHg
Vapor de agua
0 mmHg
“Los gases se desplazan desde áreas de mayor presión a áreas de menor presión. El movimiento del
tórax durante la respiración genera condiciones alternantes de presión alta y baja en los pulmones.”
Acondicionamiento del aire:
Durante la respiración las vías aéreas superiores y los bronquios no actúan solo como “corredores” de aire,
sino que desempeñan un papel importante en su acondicionamiento antes de llegar a los alvéolos:
1.Calentamiento del aire a la temperatura corporal ( 37ºC) para que los alvéolos no sean dañados por el frío.
El aire se calienta por el calor del organismo y es mejor cuando ingresa por la nariz
2. Agregado de vapor de agua hasta que el aire alcanza el 100% de humedad de manera que el epitelio de
intercambio húmedo no se seque.
3. Filtración de material extraño para que este no llegue a los alvéolos. Se filtra en la tráquea y en los
bronquios que están recubiertos por epitelio ciliado que secretan moco y una solución salina diluida. El
moco contiene inmunoglobulinas que pueden inactivar a muchos patógenos.
El aire fluye hacia los pulmones debido a los gradientes de presión generados por las modificaciones de la
caja torácica bajo la influencia de la actividad muscular.
Las presiones en el aparato respiratorio pueden medirse en los espacios aéreos de los pulmones ( presión
alveolar (PA) y en el líquido pleural ( presión intrapleural ). Puesto que la presión atmosférica es
relativamente constante, la presión en los pulmones debe ser mayor o menor que la atmosférica para que
el aire fluya entre la atmósfera y los alvéolos.
Para que el aire ingrese en los pulmones la presión
dentro de ellos debe ser menor que la presión
atmosférica. Durante la inspiración el volumen
torácico aumenta por contracción del diafragma
que pierde su forma abovedada y de los
intercostales externos y escalenos que tiran las
costillas hacia arriba y afuera. Al aumentar el
volumen torácico la presión alveolar cae 1 mm de
Hg por debajo de la presión atmosférica . Al
finalizar la inspiración el volumen pulmonar se
encuentra en su punto máximo y la presión alveolar
es igual a la atmosférica.
Al finalizar la inspiración cesan los impulsos
provenientes de las neuronas motoras somáticas
hacia los músculos inspiratorios y los músculos se
relajan, por lo tanto el volumen torácico disminuye
y los pulmones vuelven a su posición original . Esto
hace la presión alveolar aumente hasta 1 mm Hg
sobre la presión atmosférica de modo que el aire
sale de los pulmones ( espiración pasiva).
La espiración activa tiene lugar durante la
respiración voluntaria y cuando la frecuencia
respiratorio excede las 30 a 40 respiraciones por
minuto.
En reposo, el diafragma está relajado
Espacio
pleural
El diafragma se contrae, el volumen
torácico aumenta
Diafragma
El diafragma se relaja, el volumen torácico disminuye
Recordemos que la frecuencia respiratoria en reposo es de 12 a 20 /
minuto. En la espiración forzada actúan los músculos abdominales
que empujan el diafragma y favorecen la expulsión del aire.
Los pulmones no se pueden expandir y contraer por sí
solos. Están adheridos a la caja torácica por fuerzas
cohesivas ejercidas por el líquido intrapleural. La
presión intrapleural del líquido entre las dos pleuras es
normalmente subatmosférico. Las dos membranas
pleurales se mantienen unidas por el líquido pleural de
manera que los pulmones se ven forzados a estirarse
para ajustarse al mayor volumen de la caja torácica ,
pero al mismo tiempo la retracción elástica de los
pulmones crea una fuerza hacia adentro que tiende a
alejar los pulmones de la pared torácica.
La combinación del empuje hacia afuera de la caja
torácica y la retracción hacia adentro de los pulmones
genera una presión intrapleural subatmosférica de
alrededor de -3 mm Hg. Esta presión varía durante un
ciclo respiratorio: al inicio de la inspiración es de 3mmHg y a medida que progresa la inspiración, como
consecuencia que las pleuras y los pulmones siguen a la
caja torácica , pero a su vez el tejido pulmonar se resiste
a ser estirado , la presión intrapleural se vuelve más
negativa hasta alcanzar un valor de -6mm Hg. Luego
durante la espiración, la caja torácica vuelve a su
posición de reposo , los pulmones se relajan y la presión
intrapleural regrsea a -3mm Hg.
Resistencia
al
estiramiento
Menos
resistencia al
estiramiento
Costillas
La presión
intrapleural es
subatmosférica
P= -3mm Hg
Espacio
intrapleural
Membranas
intrapleurales
Diafragma
SUSTANCIA TENSIOACTIVA O SURFACTANTE
¿A qué se debe la resistencia al estiramiento del
pulmón?
Se debe a la tensión superficial generada por la fina
capa de líquido entre las células alveolares y el aire.
Un alvéolo es como una burbuja recubierta de líquido ,
el cual crea la tensión superficial que tiende a disminuir
la superficie alveolar , pero nuestros pulmones
secretan una sustancia tensioactiva o surfactante que
reduce la tensión superficial y de esta manera reduce la
resistencia al estiramiento. La sustancia tensioactiva es
una mezcla que contiene proteínas y fosfolípidos
secretada por las células alveolares tipo II.
Normalmente la síntesis de surfactante comienza alrededor de la 25º semana de desarrollo fetal y alcanza
el nivel adecuado en la 34º ( seis semanas antes del parto a término) . Los bebés prematuros desarrollan el
síndrome de distrés respiratorio del recién nacido que se caracteriza por presentar pulmones rígidos ( poca
distensibilidad) y alvéolos que colapsan cada vez que se produce una exhalación. Esto se puede tratar con la
administración de sustancia tensioactiva artificial en aerosol hasta que los pulmones maduren los suficiente
para producir su propio tensioactivo y con ventilación artificial que fuerce la entrada de aire a los pulmones
y mantenga abiertos los alvéolos.
O2
CO2
1.Intercambio de O2
Intercambio de gases: los gases difunden siguiendo un
entre la atmósfera y el
gradiente de presión ( de mayor presión a menor presión)
Vías aéreas
pulmón.
La PO2 alveolar es de 100 mm Hg, mientras que la PO2 de
Alvéolos
la sangre venosa sistémica que llega a los pulmones es de
pulmonares
40 mm Hg, por lo tanto el O2 pasa desde los
alvéolos a los capilares . La presión de la sangre
arterial que abandona los pulmones es igual que
la de los alvéolos de 100 mm Hg.
En los tejidos la PO2 es de 40 mm Hg por lo que el
O2 pasa de la sangre arterial a los tejidos. La
sangre venosa queda cargada con una PO2 de 40
mm Hg que es con la que llega a los pulmones.
Esta sangre venosa que trae CO2 de desecho de
las células tiene una PCO2 de 46 mm Hg y como la
presión de CO2 en los alvéolos es de es de 40 mm
Hg este gas se mueve desde los capilares hacia los
alvéolos.
7. Intercambio de CO2
en la interfase alvéolo –
capilar)
CO2
O2
O2
Circulación pulmonar
2. Intercambio de O2
entre el pulmón y la
sangre ( interfase alvéolo
– capilar)
3.Transporte de O2 en
la sangre
Circulación sistémica
O2
6.transporte de CO2
5. Pasaje de CO2 a la
* Ver el siguiente esquema : Intercambio de gases sangre
en los alvéolos y las células
CO22
CO
CO
2
CO2
Cellular
respiration
Células
ATP
ATP
OO22
4. Pasaje de O2 a las
células
Nutrientes
Nutrientes
Intercambio y transporte de gases
Difusión de O2
Difusión de CO2
Alvéolo
Aparato
circulatorio
Tejido periférico
Alvéolo
Aparato
circulatorio
Tejido periférico
Pasaje del oxígeno del alvéolo a la sangre. Transporte.
Endotelio
capilar
SANGRE ARTERIAL
disuelto en plasma
Eritrocito
Alvéolo
Membrana
alveolar
Transporte
a las células
disuelto en el plasma
Células
Utilizado
en la
respiración
celular
Regulación de la respiración: la respiración es un proceso rítmico
que ocurre sin que lo pensemos conscientemente, con lo cual se
asemeja al latido cardíaco, pero la diferencia radica en que los
Emociones
músculos esqueléticos involucrados en la respiración no se pueden
y control
CO2
O2 y pH
contraer espontáneamente. Su contracción requiere de la acción de
voluntario
las motoneuronas alfa del asta anterior de la médula reguladas a su
vez por grupos de neuronas bulboprotuberanciales que en su
Centros
Quimiorreceptores
Quimiorreceptores
conjunto se llaman: generador de patrón central (GCP) que tiene
cerebrales
Del bulbo raquídeo
Aórticos y
una actividad rítmica intrínseca (marcapasos) y que funciona
superiores
carotídeos
automáticamente durante toda la vida. Recordemos que la
respiración además puede ser controlada voluntariamente, pero no
por siempre. Este GPC contiene dos centros en bulbo:
Sistema
Neuronas
límbico
1.Grupo respiratorio dorsal con neuronas inspiratorias que
sensitivas
aferentes
controlan los músculos de la inspiración.
2. Grupo respiratorio ventral que controla los músculos que
Generador de patrón central (GPC)
participan en la respiración forzada y también inerva a los músculos
Bulbo raquídeo
de la faringe, laringe y lengua, para mantener las vías aéreas
Protuberancia
abiertas durante la respiración.
Grupo
Grupo
respiratorio
El GPC responde estímulos provenientes de quimiorreceptores
respiratorio
ventral
dorsal
centrales ( bulbo raquídeo) sensibles al aumento de CO2 y a los
estímulos provenientes de quimiorreceptores periféricos ( aórticos
y carotídeos ) sensibles al aumento de CO2 y disminución de O2 y
Neuronas
Neuronas motoras
motoras
somáticas
pH.
somáticas
(respiración
Dado que los quimiorreceptores periféricos responden
(inspiración)
forzada)
solo a cambios muy importantes de la PO2 arterial ( debe
caer a menos de 60 mm Hg) no tienen un papel
Intercostales
Diafragma
Intercostales
Músculos
Músculo escaleno
importante en la regulación diaria de la ventilación.
externos
internos
Abdominales
Y
(espiración
La respuesta será el aumento de la velocidad y
esternocleido
activa)
profundidad de la respiración.
mastoideo
(inspiración
forzada)
La sustancia química más importante en el control de la ventilación es el CO2 a través de su acción sobre los quimiorreceptores centrales
Cuando la PCO2 arterial aumenta , el CO2 cruza la barrera hematoencefálica y activa los quimiorreceptores centrales, quienes envían
señales al GPC para que aumente la velocidad y profundidad de la ventilación, favoreciendo la eliminación de CO 2
Los centros superiores del hipotálamo y cerebro pueden alterar la actividad del generador central de patrón
y cambiar la frecuencia y profundidad de la respiración.
El sistema límbico, responsable de las emociones como el miedo y la excitación también pueden afectar la
respiración .
Podemos modificar temporalmente la actividad respiratoria, por ejemplo dejando de respirar , pero solo
hasta que el aumento de la PCO2 estimule los quimiorreceptores para forzarnos a inhalar. Una persona
puede llegar a desmayarse por la hipoxia que genera dejar de respirar, pero una vez inconscientes la
respiración se reanuda automáticamente.
Además de los reflejos de los quimiorreceptores que ayudan a regular la respiración, se producen reflejos
protectores que responden a lesiones físicas o a la irritación del tracto respiratorio; tal es el caso de la
broncoconstricción mediada por neuronas parasimpáticas que inervan el músculo liso bronquiolar, así
también como la tos y el estornudo .
La sobreexpansión de los pulmones durante el ejercicio extremo por ejemplo , cuando el volumen corriente
excede 1 litro , estimula a los receptores de estiramiento del pulmón que envía señales al tronco encefálico
para finalizar la inspiración. ( reflejo de insuflación de Hering- Breuer)
Espacio muerto
Volúmenes pulmonares
El aire que se moviliza durante la respiración puede dividirse
VR
VR
en 4 volúmenes pulmonares:
1. Volumen corriente (Vc): es el volumen de aire que se
+
desplaza durante la respiración tranquila ( 500 ml).
VRE
2. Volumen de reserva inspiratoria (VRI): es el volumen
adicional de aire que puede inspirarse luego de una
Capacidad vital
Vc
inspiración tranquila ( en un hombre de 70 kg es de alrededor
3000 ml)
VRI
3. Volumen de reserva espiratoria ( VRE): es la cantidad de
= Capacidad
aire que se exhala forzadamente luego de una espiración
pulmonar total
normal (1100 ml)
4. Volumen residual (VR): es el volumen de aire que queda en
La suma de 2 o más volúmenes pulmonares se
los pulmones luego de una espiración máxima (1200 ml)
Los volúmenes para las mujeres son 20 a 25% menores
llama capacidad.
Es posible evaluar la función pulmonar por medio de un espirómetro ( instrumento que mide el volumen
de aire que se desplaza con cada respiración.
Espacio muerto
VR
VRE
Vc
VR
+
Fin de inspiración normal
Volumen
de reserva
inspiratorio
3000ml
Volumen
corriente
500 ml
Capacidad vital
Fin de una
espiración
normal
VRI
= Capacidad
pulmonar total
Capacidad
Inspiratoria
Trazado de un espirómetro que muestra los volúmenes y las
capacidades pulmonares
Capacidad
vital
4600 ml
Volumen de
reserva
espiratorio
1100ml
Capacidad
residual
funcional
Volumen residual
1200ml
Las capacidades son la suma de dos o más volúmenes
Sabías que la respiración bucal permanente no es una situación normal????
Te sugiero que leas sobre este tema….
No te conformes…. Tu formación ha comenzado y debe continuar… siempre!
Las ilustraciones pertenecen al material complementario de :
Silverthorne, Fisiología Humana. Un enfoque integrado. 4º. Edición. Editorial
Panamericana.