Fisiología Respiratoria PDF

TEMA 4. FISIOLOGÍA RESPIRATORIA 1. Visión general de la respiración Respiramos para obtener oxígeno (O₂), que es esencial para que nuestras células produzcan energía. En las mitocondrias de las células, el oxígeno se utiliza para generar ATP, la molécula que proporciona energía a todas las func...

TEMA 4. FISIOLOGÍA RESPIRATORIA 1. Visión general de la respiración Respiramos para obtener oxígeno (O₂), que es esencial para que nuestras células produzcan energía. En las mitocondrias de las células, el oxígeno se utiliza para generar ATP, la molécula que proporciona energía a todas las funciones celulares. El oxígeno que inhalamos viaja a través de los pulmones y llega a la sangre. La sangre lo transporta a todas las células del cuerpo, donde es utilizado en la respiración celular. Al mismo tiempo, el dióxido de carbono (CO₂), un producto de desecho de este proceso, es transportado de vuelta a los pulmones para ser exhalado. El sistema respiratorio tiene otras funciones además del intercambio de gases Fonación: Nos permite hablar gracias a las cuerdas vocales. Olfacción: Nos permite oler a través de las neuronas del epitelio olfatorio. - El sistema respiratorio Se destacan varias funciones adicionales: Defensa: El sistema respiratorio actúa como una primera línea de defensa, protegiéndonos de patógenos y partículas que inhalamos. Equilibrio hídrico: Al respirar, perdemos agua en forma de vapor. Por eso, el aparato respiratorio juega un papel importante en mantener el equilibrio hídrico del cuerpo. Regulación de la temperatura: El aire que respiramos está a una temperatura diferente a la de nuestro cuerpo. El sistema respiratorio ayuda a calentar o enfriar este aire antes de que llegue a los pulmones. Regulación del pH: El sistema respiratorio trabaja en conjunto con los riñones para mantener el equilibrio ácido-base del cuerpo. Función endocrina: El sistema respiratorio produce enzimas que influyen en procesos hormonales. Retorno venoso: La respiración ayuda a que la sangre retorne al corazón. - Los desafíos de la respiración 1. Llevar el oxígeno al interior del organismo: El oxígeno debe recorrer un largo camino desde el exterior hasta las células. 2. Llevar el oxígeno a los alvéolos: El oxígeno debe llegar a los alvéolos, que son los sacos aéreos de los pulmones, varias veces por minuto. 3. Intercambio de gases: Debe producirse un intercambio adecuado de oxígeno y dióxido de carbono entre los alvéolos y los capilares sanguíneos. 4. Transporte de gases en la sangre: El oxígeno debe ser transportado a las células y el dióxido de carbono debe ser llevado a los pulmones para ser eliminado.  - Soluciones fisiológicas Para superar estos desafíos, el cuerpo cuenta con varias adaptaciones: Vías respiratorias: Un sistema de conductos que calientan, humedecen y filtran el aire antes de que llegue a los pulmones. Cornetes: Estructuras óseas recubiertas de mucosa que aumentan la superficie de contacto del aire con la mucosa nasal, facilitando el intercambio de calor y humedad. El viaje del aire continúa por la faringe: Esta se divide en tres partes: nasofaringe, bucofaringe y laringofaringe. La laringe es una estructura cartilaginosa que permite tanto la respiración como la fonación (producción de sonido). La tráquea se divide en dos bronquios principales: Estos ingresan a los pulmones y se ramifican en bronquiolos más pequeños. Los pulmones están rodeados por dos membranas llamadas pleuras. Entre ambas pleuras se encuentra el líquido pleural, que lubrica y protege a los pulmones. El sistema respiratorio se divide en dos partes principales: Vías aéreas o zona de conducción: Esta parte incluye desde la nariz hasta los bronquiolos terminales. Su función principal es conducir el aire hacia los pulmones, calentarlo, humidificarlo y filtrarlo. Zona respiratoria o zona de intercambio gaseoso: Comienza en los bronquiolos respiratorios y termina en los alvéolos. Aquí se produce el intercambio de gases, es decir, el oxígeno pasa de los pulmones a la sangre y el dióxido de carbono de la sangre a los pulmones. - Partes del sistema respiratorio Vías aéreas o zona de conducción: Esta parte incluye desde la nariz hasta los bronquiolos terminales. Su función principal es conducir el aire hacia los pulmones, calentarlo, humidificarlo y filtrarlo. Zona respiratoria o zona de intercambio gaseoso: Comienza en los bronquiolos respiratorios y termina en los alvéolos. Aquí se produce el intercambio de gases, es decir, el oxígeno pasa de los pulmones a la sangre y el dióxido de carbono de la sangre a los pulmones. - La importancia del líquido pleural en la función pulmonar La figura muestra dos pulmones: uno sano y otro que ha perdido el líquido intrapleural. Este líquido es esencial para la función pulmonar por varias razones: Cohesión: El líquido intrapleural actúa como un "pegamento" que mantiene unidos los pulmones a la pared torácica. Esta cohesión permite que los pulmones se expandan y se contraigan de manera sincronizada con los movimientos respiratorios. Facilita el movimiento: El líquido pleural crea una superficie húmeda entre las pleuras (membranas que recubren los pulmones y la pared torácica), lo que reduce la fricción y facilita el deslizamiento durante la respiración. Presión negativa: El líquido intrapleural mantiene una presión negativa en el espacio pleural, lo que ayuda a mantener los pulmones expandidos. ¿Qué sucede cuando se pierde el líquido pleural? Si se pierde el líquido pleural, como en el caso del pulmón izquierdo de la figura, se produce un neumotórax. Esto significa que entra aire al espacio pleural, lo que hace que el pulmón colapse. Al perder la cohesión con la pared torácica, el pulmón se retrae y no puede expandirse correctamente. - Consecuencias de un neumotórax Un neumotórax puede ser causado por diversas razones, como una herida punzante en el tórax o la ruptura de una burbuja en el pulmón. Las consecuencias de un neumotórax pueden variar dependiendo de su gravedad, pero en general pueden incluir dificultad para respirar, dolor en el pecho y, en casos graves, insuficiencia respiratoria. 2. Mecánica respiratoria Presión: Es la fuerza que ejerce el aire sobre las paredes de los pulmones. La presión atmosférica es un punto de referencia. Volumen: Es la cantidad de aire que hay en nuestros pulmones en un momento dado. Flujo: Es la cantidad de aire que entra o sale de nuestros pulmones por unidad de tiempo. Resistencia: Es la oposición que encuentra el aire al circular por las vías respiratorias. - Las tres leyes de la mecánica respiratoria 1. Ley de los gases: El aire siempre se mueve desde áreas de mayor presión a áreas de menor presión. 2. Bomba muscular: Nuestros músculos respiratorios generan los cambios de presión necesarios para que el aire entre y salga de los pulmones. 3. Resistencia de los conductos: El diámetro de las vías respiratorias influye en la facilidad con la que el aire puede circular. Comparación con el sistema cardiovascular Aunque el sistema respiratorio y el cardiovascular son diferentes, ambos siguen principios físicos similares. La principal diferencia es que en el sistema respiratorio se trabaja con gases, mientras que en el cardiovascular se trabaja con líquidos. - La relación entre volumen y presión en un gas La figura 4.6 ilustra un concepto fundamental en física y en fisiología respiratoria: la relación inversa entre el volumen y la presión de un gas cuando la temperatura se mantiene constante. Esto se conoce como la Ley de Boyle. ¿Qué ocurre cuando aumentamos el volumen? Al aumentar el volumen, las partículas del gas tienen más espacio para moverse, lo que hace que choquen menos entre sí y contra las paredes del recipiente. Esto resulta en una disminución de la presión. En este ejemplo, al duplicar el volumen, la presión se reduce a la mitad (de 200 mmHg a 100 mmHg).  - La inspiración: aumentando el volumen pulmonar 1. Situación inicial: Tenemos un pulmón con un volumen pequeño y una presión interna igual a la presión externa (200 mmHg). 2. Aumento del volumen: Al mover el émbolo hacia abajo, aumentamos el volumen del pulmón. 3. Disminución de la presión interna: Al aumentar el volumen, la presión interna del pulmón disminuye (por ejemplo, a 100 mmHg). 4. Creación de un gradiente de presión: Ahora existe una diferencia de presión entre el exterior (200 mmHg) y el interior del pulmón (100 mmHg). 5. Entrada de aire: Debido a este gradiente de presión, el aire se mueve desde el exterior hacia el interior del pulmón, igualando las presiones. - La importancia de la distensibilidad pulmonar Para que el aire pueda entrar en los pulmones, estos deben ser capaces de aumentar su volumen. Esta capacidad se denomina distensibilidad o complacencia. Es decir, los pulmones deben ser elásticos y poder expandirse. - El papel del diafragma en la respiración Forma y ubicación: El diafragma es un músculo grande y plano que separa la cavidad torácica de la abdominal. Tiene forma de cúpula cuando estamos en reposo. Movimiento: Durante la inspiración, el diafragma se contrae y aplana, aumentando el volumen de la cavidad torácica. En la espiración, se relaja y vuelve a su forma de cúpula. Importancia: El diafragma es responsable de aproximadamente el 80% del cambio de volumen que ocurre durante la respiración. - Mecánica de la respiración y el diafragma Inspiración: Cuando el diafragma se contrae, aumenta el volumen de la cavidad torácica. Esto crea una presión negativa en el interior de los pulmones, lo que hace que el aire entre. Espiración: Durante la espiración, el diafragma se relaja y vuelve a su posición original, disminuyendo el volumen torácico y expulsando el aire. - Otros músculos respiratorios Además del diafragma, existen otros músculos que ayudan en la respiración, como los músculos intercostales externos. Estos músculos se encuentran entre las costillas y su contracción también contribuye a aumentar el volumen torácico. - Presión intrapleural La presión intrapleural es la presión que existe en el espacio entre las dos capas de la pleura (la membrana que rodea los pulmones). Esta presión es siempre negativa, lo que significa que es menor que la presión atmosférica. La presión negativa intrapleural ayuda a mantener los pulmones expandidos.  - Aumento de la fuerza de la espiración Expulsar más aire de nuestros pulmones. Para lograr esto, se utilizan músculos adicionales a los que intervienen en la respiración normal. Músculos adicionales: Además del diafragma y los músculos intercostales externos (que se usan en la inspiración), podemos activar otros músculos para aumentar la fuerza de la espiración. Músculos involucrados: Los músculos mencionados son los intercostales internos y los músculos abdominales. Función de los músculos adicionales: ○ Intercostales internos: Al contraerse, acercan las costillas superiores a las inferiores, disminuyendo el volumen de la caja torácica. ○ Músculos abdominales: También contribuyen a disminuir el volumen torácico al ejercer presión sobre el diafragma. Resultado: La contracción coordinada de estos músculos adicionales aumenta la presión dentro de los pulmones, lo que facilita la expulsión de una mayor cantidad de aire. 3. Alveolos, ventilación y perfusión Los alvéolos pulmonares son pequeñas estructuras en forma de saco donde ocurre el intercambio gaseoso. Están rodeados por capilares sanguíneos, lo que permite que el oxígeno del aire inhalado pasa a la sangre y el dióxido de carbono de la sangre pase al aire para ser exhalado. - Características importantes de los alvéolos Estructura: Los alveolos están formados por un tipo de células llamadas neumocitos tipo I y están rodeados por fibras elásticas que ayudan a mantener su forma y a que los pulmones se expandan y se contraigan durante la respiración. Intercambio gaseoso: Entre los neumocitos tipo I y los capilares sanguíneos existe una barrera muy delgada que permite el fácil intercambio de gases. Otras células: Además de los neumocitos tipo I, en los alveolos también encontramos neumocitos tipo II, que producen una sustancia llamada surfactante, y macrófagos, que son células del sistema inmunológico que protegen los pulmones de infecciones. Surfactante: El surfactante es una sustancia que reduce la tensión superficial dentro de los alveolos, evitando que estos se colapsen durante la exhalación. Es como el jabón que utilizamos para hacer burbujas, ya que reduce la tensión superficial del agua y permite que se formen burbujas más estables. - Tensión Superficial y los Alveolos Tensión superficial: Las moléculas de agua en la superficie de un líquido se atraen fuertemente entre sí debido a los enlaces de hidrógeno. Esta atracción crea una especie de "piel" en la superficie del agua, llamada tensión superficial. Efecto en los alveolos: Los alveolos pulmonares están recubiertos por una fina capa de agua. La tensión superficial de esta agua ejerce una fuerza hacia adentro, como si quisiera colapsar el alveolo. Consecuencias: Si no hubiera una fuerza que contrarrestara esta tensión superficial, los alveolos se colapsarían, impidiendo el intercambio de gases y dificultando la respiración. - La importancia del surfactante en el alveolo El problema: Los alveolos, que son pequeños sacos de aire en los pulmones, están recubiertos por una fina capa de agua. Esta capa de agua, debido a la tensión superficial, ejerce una fuerza hacia adentro que tiende a colapsar el alveolo. La solución: el surfactante. Para evitar este colapso, las células de los pulmones producen una sustancia llamada surfactante. Esta sustancia se inserta entre las moléculas de agua, disminuyendo la tensión superficial y evitando que el alveolo se cierre. Consecuencia: Gracias al surfactante, los alveolos pueden mantenerse abiertos y realizar su función principal: el intercambio de gases. - La barrera hemato-gaseosa El camino del oxígeno y dióxido de carbono: Para que el oxígeno que respiramos llegue a la sangre y el dióxido de carbono sea eliminado, los gases deben atravesar una barrera llamada barrera hemato-gaseosa. Componentes de la barrera: Esta barrera está formada por: ○ La capa de agua que recubre el alveolo (con el surfactante). ○ Las células de los alveolos (neumocitos tipo I). ○ Una membrana basal (una especie de "suelo" que sostiene las células). ○ Las células del capilar sanguíneo (endotelio). Importancia de la barrera: Esta barrera es muy delgada para permitir el rápido intercambio de gases. Sin embargo, en algunas enfermedades, esta barrera puede engrosarse, dificultando la respiración. - Ventilación Pulmonar y Ventilación Alveolar El texto se centra en explicar dos conceptos clave en la fisiología respiratoria: la ventilación pulmonar y la ventilación alveolar. Ventilación Pulmonar: Es la cantidad total de aire que entra y sale de los pulmones en un minuto. Se calcula multiplicando el volumen de aire que inspiramos en cada respiración (volumen corriente) por la frecuencia respiratoria (respiraciones por minuto). Ventilación Alveolar: Es la cantidad de aire que realmente llega a los alveolos (pequeños sacos de aire en los pulmones donde se produce el intercambio gaseoso). Es menor que la ventilación pulmonar porque parte del aire inspirado queda en las vías respiratorias (espacio muerto anatómico) y no llega a los alveolos. - Efecto de la Frecuencia Respiratoria y el Volumen Corriente Aumento de la frecuencia respiratoria: Si respiramos más rápido pero con menos profundidad (como al hacer ejercicio), la ventilación alveolar puede aumentar, pero no tanto como si aumentáramos el volumen corriente. Aumento del volumen corriente: Si respiramos más profundo, la ventilación alveolar aumenta de manera más significativa. Situaciones Especiales: Hiperventilación: Es una condición en la que se respira muy rápido y profundo, eliminando más dióxido de carbono del necesario. Taquipnea: Es una respiración rápida y superficial, como la que ocurre durante el ejercicio intenso. - Trabajo Respiratorio Definición: Es la energía que gastamos para poder respirar. Componentes: El trabajo respiratorio se divide en tres componentes principales: ○ Trabajo para vencer la elasticidad pulmonar: Al inspirar, estiramos los pulmones y las fibras elásticas. Al espirar, estas fibras vuelven a su posición original. Este estiramiento requiere energía. ○ Trabajo para vencer la tensión superficial: Los alveolos están recubiertos por una fina capa de líquido que tiende a colapsarlos. Para mantenerlos abiertos, debemos realizar un trabajo para vencer esta tensión superficial. ○ Trabajo para vencer la resistencia de las vías aéreas: El aire debe pasar a través de las vías aéreas, que ofrecen cierta resistencia al flujo de aire. Vencer esta resistencia también requiere energía. - Factores que Influyen en el Trabajo Respiratorio Frecuencia y profundidad de la respiración: Respirar más rápido o más profundo aumenta el trabajo respiratorio. Elasticidad pulmonar: Si los pulmones pierden elasticidad (por ejemplo, en enfermedades como la fibrosis), aumenta el trabajo respiratorio. Tensión superficial: El surfactante, una sustancia que reduce la tensión superficial, disminuye el trabajo respiratorio. Resistencia de las vías aéreas: Cualquier factor que aumente la resistencia de las vías aéreas (como un estrechamiento de los bronquios) aumenta el trabajo respiratorio. - Sistema Nervioso y Trabajo Respiratorio Control nervioso: La respiración está controlada por el sistema nervioso. Sistema simpático: Cuando hay una activación del sistema simpático (por ejemplo, durante el ejercicio), se liberan sustancias como la adrenalina que relajan el músculo liso de los bronquios, disminuyendo la resistencia de las vías aéreas y facilitando la respiración.  - La relación ventilación-perfusión y sus implicaciones Hipoxemia e hipoxia: Un desequilibrio en la relación ventilación-perfusión puede llevar a hipoxemia, que significa una baja concentración de oxígeno en sangre. A su vez, la hipoxemia puede causar hipoxia, que es una disminución del oxígeno en los tejidos, lo que puede tener graves consecuencias para el organismo. 4. Intercambio gaseoso Después de abordar la ventilación y la perfusión pulmonar, el texto se centra en el intercambio gaseoso propiamente dicho. Destaca la importancia de las presiones parciales de los gases (oxígeno y dióxido de carbono) para que se produzca este intercambio. Presiones parciales: La presión parcial de un gas es la presión que ejercería si ocupara todo el volumen disponible. En el caso del aire atmosférico, la mayor parte de la presión se debe al nitrógeno, pero el oxígeno también ejerce una presión parcial importante. Viaje del oxígeno: El oxígeno entra por la nariz o la boca y llega a los alvéolos pulmonares. Aquí, la presión parcial de oxígeno es menor que en el aire atmosférico, lo que favorece su difusión hacia la sangre. Intercambio en los alvéolos: En los alvéolos, el oxígeno pasa de los espacios aéreos a la sangre, mientras que el dióxido de carbono se difunde en sentido contrario. Transporte de gases: La sangre transporta el oxígeno a las células del cuerpo y recoge el dióxido de carbono producido por el metabolismo celular. Microcirculación pulmonar y sistémica: El texto distingue entre la microcirculación pulmonar (donde se produce el intercambio gaseoso en los pulmones) y la microcirculación sistémica (donde los gases se intercambian entre la sangre y las células de los tejidos). - Intercambio en los pulmones La sangre llega a los pulmones con baja presión de oxígeno (PO₂). Esto se debe a que ya ha cedido el oxígeno a los tejidos del cuerpo. En los alvéolos pulmonares, la presión de oxígeno es mucho mayor. Debido a esta diferencia de presión, el oxígeno se difunde desde los alvéolos hacia la sangre. La sangre se carga de oxígeno y sale de los pulmones con una alta presión de oxígeno. - Intercambio en los tejidos La sangre rica en oxígeno llega a los tejidos. Aquí, la presión de oxígeno es menor que en la sangre, por lo que el oxígeno se difunde desde la sangre hacia las células de los tejidos. Al mismo tiempo, el dióxido de carbono producido por las células se difunde hacia la sangre. La sangre, ahora cargada de dióxido de carbono, regresa a los pulmones para eliminar este gas. El fragmento profundiza en el proceso de difusión de gases, específicamente en el intercambio de oxígeno (O₂) y dióxido de carbono (CO₂) entre los capilares sanguíneos y las células de los tejidos. Difusión de gases: Explica que cuando los gases pasan de un medio gaseoso (como los alvéolos) a uno líquido (como la sangre), o viceversa, deben atravesar una barrera (la membrana celular). Este proceso se llama difusión y depende de varios factores. Factores que influyen en la difusión:  ○ Gradiente de concentración: La diferencia de concentración de un gas entre dos puntos. Cuanto mayor sea la diferencia, más rápido se producirá la difusión. ○ Superficie de intercambio: A mayor área, mayor será la cantidad de gas que puede difundirse. ○ Espesor de la membrana: Membranas más delgadas permiten una difusión más rápida. ○ Coeficiente de difusión: Es una medida de la facilidad con la que una sustancia se difunde a través de una membrana. Depende de las propiedades de la sustancia y de la membrana. Solubilidad de los gases: Cuando un gas entra en contacto con un líquido, parte de él se disuelve en el líquido. La cantidad de gas que se disuelve depende de la solubilidad del gas en el líquido. - Relación entre la presión parcial de un gas, su solubilidad en un líquido y la concentración resultante de ese gas en el líquido. Solubilidad de los gases: La cantidad de gas que se disuelve en un líquido depende de la presión parcial del gas y de su solubilidad en ese líquido específico. Ejemplo del oxígeno (O₂): A pesar de que la presión parcial de oxígeno en el aire alveolar y en el plasma sanguíneo puede ser igual, la concentración de oxígeno disuelto en el plasma es mucho menor debido a su baja solubilidad en el agua. Consecuencias fisiológicas: La baja solubilidad del oxígeno en el plasma tiene importantes implicaciones para el transporte de oxígeno en la sangre. Si el oxígeno solo fuera transportado disuelto, la cantidad de oxígeno que llegaría a los tejidos sería insuficiente para cubrir las demandas metabólicas. Función de la hemoglobina: Para solucionar este problema, el organismo cuenta con la hemoglobina, una proteína con una alta afinidad por el oxígeno. Esta proteína transporta la mayor parte del oxígeno en la sangre, aumentando significativamente la capacidad de transporte de oxígeno. - Transporte de oxígeno en sangre por la hemoglobina Estructura de la hemoglobina: La hemoglobina está compuesta por cuatro subunidades llamadas grupos hemo, cada una capaz de unirse a una molécula de oxígeno. Saturación de la hemoglobina: Se refiere al porcentaje de grupos hemo que están unidos a una molécula de oxígeno. Por ejemplo, si todos los grupos hemo de una molécula de hemoglobina están unidos a oxígeno, la saturación es del 100%. Relación entre PO₂ y saturación: La saturación de la hemoglobina está directamente relacionada con la presión parcial de oxígeno en el entorno. A mayor PO₂, mayor saturación de la hemoglobina. Curva de disociación de la hemoglobina: La figura 4.20 muestra cómo varía la saturación de la hemoglobina a diferentes presiones parciales de oxígeno. Esta curva es fundamental para entender cómo el oxígeno se carga en los pulmones y se libera en los tejidos. ¿Por qué es importante la curva de disociación? Transporte eficiente de oxígeno: Gracias a esta curva, la hemoglobina puede captar mucho oxígeno en los pulmones y liberarlo en los tejidos donde se necesita.  Adaptación a diferentes condiciones: La forma de la curva puede cambiar en diferentes situaciones fisiológicas, lo que permite al organismo adaptarse a distintas demandas de oxígeno. ¿Qué significa el desplazamiento de la curva? Imagina la curva como una línea que puede moverse hacia la derecha o hacia la izquierda. Este movimiento indica cambios en la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno. Desplazamiento a la derecha: Significa que la hemoglobina tiene una menor afinidad por el oxígeno. Esto quiere decir que para una misma presión parcial de oxígeno, la hemoglobina liberará más oxígeno a los tejidos. Desplazamiento a la izquierda: Significa que la hemoglobina tiene una mayor afinidad por el oxígeno. Esto quiere decir que la hemoglobina retendrá más oxígeno y liberará menos en los tejidos. ¿Por qué es importante este desplazamiento? El desplazamiento de la curva permite al organismo adaptarse a diferentes situaciones fisiológicas. Por ejemplo: Ejercicio: Durante el ejercicio, los músculos necesitan más oxígeno. La curva se desplaza hacia la derecha, lo que facilita la liberación de oxígeno en los tejidos activos. Gran altura: A grandes alturas, la presión parcial de oxígeno es menor. La curva se puede desplazar hacia la izquierda para favorecer la captación de oxígeno en los pulmones. - Transporte de dióxido de carbono (CO₂) en la sangre 1. Disuelto en el plasma: Una pequeña parte del CO₂ se transporta directamente disuelto en la porción líquida de la sangre (plasma). 2. Unido a la hemoglobina: Otra parte del CO₂ se une a las proteínas de la hemoglobina, formando carbaminohemoglobina. 3. Como bicarbonato (HCO₃⁻): La mayor parte del CO₂ se convierte en bicarbonato dentro de los glóbulos rojos. Esta reacción es catalizada por la anhidrasa carbónica. - Proceso en los tejidos El CO₂ producido por las células difunde hacia los capilares. Dentro de los glóbulos rojos, el CO₂ se combina con agua (H₂O) para formar ácido carbónico (H₂CO₃), que se disocia rápidamente en bicarbonato (HCO₃⁻) y un ion hidrógeno (H⁺). El bicarbonato sale del glóbulo rojo y pasa al plasma, mientras que el ion hidrógeno se une a la desoxihemoglobina (hemoglobina sin oxígeno). Una pequeña parte del CO₂ se une directamente a las proteínas de la hemoglobina, formando carbaminohemoglobina. - Proceso en los pulmones: En los capilares pulmonares, la presión parcial de oxígeno (PO₂) es alta y la de CO₂ es baja. Estas condiciones favorecen la liberación del CO₂ de la hemoglobina y del plasma. El bicarbonato vuelve a entrar en los glóbulos rojos y se combina con los iones hidrógeno para formar ácido carbónico, que luego se descompone en CO₂ y agua. El CO₂ difunde hacia los alvéolos pulmonares y es exhalado. Efecto Haldane: La relación entre el transporte de oxígeno y dióxido de carbono se conoce como efecto Haldane. Básicamente, cuanto menor sea la saturación de oxígeno en la hemoglobina, mayor cantidad de CO₂ puede transportar como carbaminohemoglobina. - Transporte de CO2 en los capilares pulmonares 1. Gradiente de presión: En los pulmones, la presión de oxígeno (O2) es alta y la de CO2 es baja. Este gradiente de presión hace que el CO2 se difunda desde la sangre hacia los alvéolos pulmonares, donde será exhalado. 2. Liberación del CO2 de la hemoglobina: El aumento de la presión de oxígeno en los pulmones hace que la hemoglobina libere el CO2 que llevaba unido, facilitando así su eliminación. 3. Conversión de bicarbonato en CO2: El bicarbonato (HCO3-), que se formó en los tejidos para transportar el CO2, se convierte nuevamente en CO2 dentro del glóbulo rojo. Esto ocurre gracias a la enzima anhidrasa carbónica. 4. Difusión del CO2 hacia los alvéolos: El CO2 liberado se difunde hacia los alvéolos y finalmente es exhalado. 5. Control de la respiración El control de la respiración es un proceso complejo que involucra tanto aspectos involuntarios como voluntarios. Aunque puede parecer automático, nuestro cuerpo tiene mecanismos para regular la respiración en respuesta a diferentes condiciones. Similitudes con el sistema cardiovascular: Ambos sistemas comparten características como la presencia de centros de control en el tallo encefálico y la regulación de ritmos. Sin embargo, hay una diferencia clave: la respiración puede ser controlada voluntariamente, mientras que el corazón late de forma involuntaria. Importancia del control adecuado: Un control inadecuado de la respiración puede llevar a problemas como la hipoxemia (falta de oxígeno en sangre) y la hipercapnia (exceso de dióxido de carbono en sangre). La hipercapnia puede causar acidosis respiratoria, una condición grave que puede ser letal. Los sensores y el sistema nervioso: Nuestro cuerpo cuenta con sensores especializados, llamados quimiorreceptores, que monitorean niveles de oxígeno (O2), dióxido de carbono (CO2) y pH en la sangre. Estos sensores se encuentran en los cuerpos carotídeos y aórticos. La información llega al tallo encefálico: Los quimiorreceptores envían señales al tallo encefálico, que es el centro de control de muchas funciones involuntarias. Allí, se integra la información y se generan respuestas para ajustar la respiración según las necesidades del cuerpo. El centro respiratorio es una región del cerebro encargada de controlar la respiración. Se encuentra ubicado en el bulbo raquídeo y la protuberancia, y está compuesto por varios grupos de neuronas que trabajan en conjunto. Los principales grupos de neuronas del centro respiratorio son: Grupo respiratorio dorsal: Inicia el proceso de inspiración, enviando señales a los músculos respiratorios, como el diafragma, para que se contraigan. Grupo respiratorio ventral: Se encarga de enviar señales para realizar inspiraciones y espiraciones forzadas, como cuando hacemos un esfuerzo físico. Centro neumotáxico: Regula la frecuencia respiratoria, enviando señales para terminar la inspiración. Además de estos grupos neuronales, el centro respiratorio recibe información de: Quimiorreceptores periféricos: Sensibles principalmente a cambios en los niveles de CO2 en la sangre arterial. Quimiorreceptores centrales: Sensibles a cambios en el pH del líquido cefalorraquídeo. - Los quimiorreceptores y el control de la respiración Sensibilidad a cambios en el líquido cefalorraquídeo: Los quimiorreceptores son muy sensibles a los cambios en la concentración de dióxido de carbono (CO2) en el líquido cefalorraquídeo. Esto se debe a que este líquido está en contacto directo con los capilares del sistema nervioso central. Información al centro respiratorio: Cuando aumenta el CO2 en el líquido cefalorraquídeo, los quimiorreceptores envían información al centro respiratorio. Esto desencadena un aumento en la frecuencia y profundidad de la respiración para eliminar el exceso de CO2. Adaptación a cambios en el CO2: Aunque los quimiorreceptores son muy sensibles a cambios rápidos en la concentración de CO2, se pueden adaptar a cambios más lentos. Esto significa que si los niveles de CO2 se mantienen elevados durante un tiempo prolongado, la respuesta respiratoria puede disminuir.