Resumen Aparato Respiratorio PDF

RESUMEN APARATO RESPIRATORIO TEMA 13: GENERALIDADES DEL APARATO RESPIRATORIO 1. FUNCIONES Las enfermedades respiratorias son la 3ª causa de muerte. Además, tienen una alta incidencia, es decir, causan discapacidad o disminución de la calidad de vida. El aparato respiratorio se encarga del aporte d...

RESUMEN APARATO RESPIRATORIO TEMA 13: GENERALIDADES DEL APARATO RESPIRATORIO 1. FUNCIONES Las enfermedades respiratorias son la 3ª causa de muerte. Además, tienen una alta incidencia, es decir, causan discapacidad o disminución de la calidad de vida. El aparato respiratorio se encarga del aporte de O2 y la eliminación de CO2, y ha ido evolucionando (respiración cutánea, branquial y pulmonar). Sus funciones son: Aporte de O2/ eliminación de CO2: genera una diferencia de presión entre la atm y los alveólos debido a cambios de volumen en los pulmones y caja torácica por movimiento muscular. Si la Patm>Palv -> entra aire. Equilibrio ácido-Base: regulación del pH corporal mediante el control d ellos niveles de CO2 en colaboración con el riñón. Si se produce un aumento del CO2, este reacciona con el agua y da lugar a bicarbonato y H+ (acidosis). Defensa frete a la entrada de aire exterior con posibles patógenos. Para ello, tiene una barrera física formada por pelo, moco (caliciformes, clara, g.submucosa), cilios (mov bidireccional) y macrófagos alveolares, de manera que los patógenos se quedan en el moco y los cilios se mueven para expulsarlo. También tiene un sistema inmune formado por tejido linfoide (adenoides, amígdalas) y reflejos como la tos y el estornudo para la expulsión brusca. Fonación: control del paso de aire y cambio de la posición de las cuerdas vocales en la laringe. Transformación de la Angiotensina I en angiotensina II, ya que el endotelio de los vasos sanguíneos tiene enzimas/receptores que la transforman en AII, produciendo vasoconstricción. Es importante en la regulación local. Inactivación de sustancias mediante enzimas en la superficie de las células endoteliales. Es importante en la respuesta inflamatoria. Por ej. Las prostaglandinas y leucotrienos se inactivan. Reservorio de sangre: cambios de presiones que permiten entrada y salida de aire también afectan al flujo sanguíneo y linfático, de manera que el reservorio aumenta durante la inspiración y disminuye durante la espiración. Filtración de émbolos: se producen tanto en la filtración sistémica como en la pulmonar. El organismo tiene mecanismos para que el trombo vaya hacia los pulmones por 2 motivos: el endotelio tiene heparina (anticoagulante que reabsorbe el émbolo) y porque el émbolo en el pulmón no tiene repercusión por la gran superficie que presentan. Captación y eliminación de fármacos: los alveolos están altamente vascularizados, por lo que se permite unn acceso rápido y directo al torrente sanguíneo. Es importante en el uso de tratamientos o anestesia. 2. FASES DE LA RESPIRACIÓN A nivel celular, se encuentran la respiración externa e interna. Las fases de la externa son la ventilación pulmonar (inspiración/Espiración), el intercambio de gases (hematosis), el transporte de O2 y CO2 entre alveolos y tejidos y el intercambio gaseoso a nivel celular. Las fases de la interna es la respiración celular en sí (consumo de O2 y producción de CO2). Luego encontramos la respiración mecánica, que es simplemente la inspiración y espiración. Es la más importante. 3. ESTRUCTURAS Existen zonas de conducción (solo pasa aire), zonas de transición (conducen aire y se produce algo de intercambio gaseoso) y zonas de intercambio de gases (alveolos). Encontramos a su vez estructuras fuerza de la cavidad torácica (superiores) que son la nariz/cavidad nasal, boca, faringe y laringe, y estructuras dentro de la caja torácica (inferiores) que son la tráquea, bronquios, bronquiolos, conducto alveolar, saco alveolar y alveolos, donde finalmente se produce el intercambio gaseoso. Existe gran cantidad de vasos sanguíneos e inervación. ESTRUCTURAS SUPERIORES NARIZ/FOSAS NASALES: su estructura está formada por hueso/cartílago, con una mucosa tapizada por epitelio ciliado y muy vascularizada, lo que facilita el movimiento de moco para eliminar patógenos. Tiene también epitelio olfativo (cilios estáticos) y epitelio respiratorio (cilios móviles). Sus funciones son: Olfato: mediante sensores en el epitelio olfativo. Acondicionamiento del aire, para que no se produzca un choque de Tª (por la vascularización), humidificarlo para que aumente la cantidad de vapor de agua y los gases se diluyan mejor (por el moco) y filtrarlo para eliminar patógenos. Existen 2 tipos de precipitaciones: precipitación turbulenta (choque brusco del patógeno con el moco) o por precipitación gravitacional (burlan los mecanismos y llegan a los alveolos). Resonancia de la voz en función del moco que tapona las fosas. FARINGE. Encontramos a su vez 3 zonas: Nasofaringe: formada por tejido linfoide (amígdalas faríngeas o adenoides) y se comunica con el oído medio para el equilibrio/audición. Forma un giro de 90º en el aire de manera que los patógenos chocan y quedan retenidos. Orofaringe: formada por tejido linfoide especializado (amígdalas) en tareas defensivas y es importante para el proceso de deglución, ya que desplaza el paladar blando para facilitar el paso del bolo. Laringofaringe: en contacto con la laringe/esófago. LARINGE. Se encuentra entre la base de la lengua y la tráquea. Contiene la caja de la voz, con las cuerdas vocales, las cuales se forman de 9 cartílagos, ligamentos y músculos. Cuando inspiramos, estas se pegan hacia atrás para que entre el aire y cuando espiramos se cierran y producen la fonación. Contiene la epiglotis, que toma diferente posición para la respiración y deglución. Cuando pasa el alimento, se produce el reflejo de apnea, es decir, se bloquea la respiración para tragar alimento. Para el habla no solo hace falta la fonación, sino también la resonancia en las fosas nasales y la musculatura facial. INFERIORES TRÁQUEA. Es un tubo de unos 15-20cm con 2cm de diámetro que se encuentra rígido porque está formada por anillos incompletos de cartílago hialino; por detrás no hay porque pega con el esófago. Tiene una porción extra e intratorácica que están sometidas a distintas presiones y se divide en 2 bronquios: el derecho (corto, ancho y vertical) y el izquierdo. Si se introduce algún elemento, quedaría retenido en el D. Se divide consecutivamente formando el árbol bronquial y hasta los bronquiolos terminales existe epitelio ciliado (transporte mucociliar bidireccional). PULMONES: están rodeados por la pleura y ocupan la mayor parte del tórax. Están separados uno del otro por el mediastino, que contiene el corazón, los grandes vasos, el esófago y la tráquea. Tienen un vértice y una base y están divididos en lóbulos o segmentos denominados cisuras. Tienen una zona denominada hilio por donde entran los bronquios, los vasos sanguíneos y la inervación. ARBOL BRONQUIAL. Es un sistema ramificado de conductos, en el que se producen 23 divisiones consecutivas. Las divisiones son dicotómicas irregulares (dicotomía irregular). Se forman por tanto zonas de conducción, de transición y respiratorias, de manera que conforme van disminuyendo su tamaño va aumentando la superficie transversal. Las divisiones pasan del bronquio principal (I y D) a bronquio lobular (2 izq y 3 der), a bronquio segmentario (18), a bronquiolo (1/lob), a bronquiolo terminal, bronquiolo respiratorio, conductos alveolares, sacos alveolares y alveolos. Un bronquiolo da lugar a un lobulillo respiratorio (formado por lo que le sigue) y cada lobulillo respiratorio está formado por 50-80 acinos ya que un lobulillo tiene un 50-80 bronquiolos terminales y cada bronquiolo terminal da lugar a un acino. A partir del bronquiolo terminal (que forma el lobulillo respiratorio) ya existe intercambio gaseoso. Todos los alveolos se conectan por los poros de kohn. 4. ESTRUCTURA MICROSCÓPICA Se va formando una especialización funcional, es decir, el epitelio va variando a medida que se producen divisiones. La tráquea contiene: -El cartílago llega solo hasta los bronquios y las láminas de cartílago Mucosa: epitelio ciliado. hasta el bronquiolo segmentario. Lámina propia: tejido conectivo. - El músculo liso ya no existe en el bronquiolo respiratorio. Submucosa: glándulas seromucosas. - Las glándulas bronquiales llegan a los bronquios y las cél Muscular: liso (inervación). caliciformes hasta los bronquiolos. Cartílago: anillos incompletos - El epitelio ciliado llega solo hasta el bronquiolo terminal, ya que se Adventicia: externa para la convierte en plano en los alveolos. sujeción. 5. UNIDAD FUNCIONAL El lobulillo respiratorio es la unidad funcional del pulmón. Incluye desde el bronquiolo respiratorio, donde se produce el intercambio en el acino, aunque en el bronquiolo terminal ya existe algo de intercambio de gases. Existe una membrana alveolocapilar, una estructura especializada en el intercambio de gases, la cual recubre todas las porciones terminales de los pulmones. Es muy delgada y está formada por neumocitos tipo I, una zona de unión neumocito-vaso sanguíneo y el vaso sanguíneo. ZONA DE INTERCAMBIO Es amplísima, formada por 14 millones de sacos alveolares, 300 millones de alveolos y 100 m2 de superficie de intercambio total. Se conforma por los neumocitos tipo I (epitelio pulmonar plano), neumocitos tipo II (sintetizan y liberan la sustancia surfactante), macrófagos (fagocitan sustancias que llegan al alveolo) y los vasos sanguíneos (que rodean al alveolo para aumentar la superficie). CIRCULACIÓN Existen 2 tipos de circulaciones a nivel pulmonar. Circulación pulmonar: VD-arterias pulmonares (carboxioxigenada) -capilares-venulas-4 venas pulmonares (oxigenada)-AI Circuito bronquial, que sirve para la nutrición del pulmón como órgano y forma parte del circuito sistémico. TEMA 14: VENTILACIÓN 1. INTRODUCCIÓN La ventilación es el proceso por el que se produce el intercambio de aire entre la atmósfera y los pulmones. Consta de la inspiración (movimiento de aire hacia los pulmones) y espiración (movimiento de aire hacia fuera de los pulmones). Los mecanismos por los cuales se produce la ventilación se denominan en “mecánica de la respiración”. Las fases son las comentadas anteriormente. 2. PROPIEDADES ELÁSTICAS DE LOS PULMONES Los pulmones son distensibles y eláticos porque tienen fibras elásticas (elastina y colágeno), por la tensión superficial/surfactante y por la presión intrapeural negativa. DISTENSIBILIDAD O COMPLIANZA Es la capacidad de deformación de los pulmones. Indica la fuerza necesaria para sacar un objeto elástico (pulmón) de su punto de reposo. Un objeto es más distensible cuanta menos fuerza sea necesaria para ello. ELASTANCIA Es la capacidad para resistir a la deformación. Capacidad de un objeto de retornar a su forma original cuando desaparece la fuerza que lo deformó. Un pulmón con alta distensibilidad es probable que tenga baja elastancia. Con la edad, los pulmones aumentan su distensibilidad pero pierden su elastancia, por lo que les cuesta más volver a su estado de reposo. HISTÉRESIS Es la incapacidad del pulmón para seguir la misma cueva de presión-volumen durante la inspiración y la espiración. A igual presión, el cambio de volumen durante la inspiración es menor que durante la espiración, debido a las fuerzas de retroceso que se oponen. Está determinada por la tensión superficial. TENSIÓN SUPERFICIAL Determina el comportamiento elástico de los pulmones. Existe una mayor atracción de las moléculas de líquido entre sí que con el gas que lo rodea, por lo que se forman interacciones fuertes entre ellas. alveolar. Sigue la Ley de Laplace: 𝟐𝑻 𝑷= 𝒓 Es decir, en una burbuja, la presión de su interior es directamente proporcional a su tensión superficial e indirectamente proporcional a su radio. SUSTANCIA SURFACTANTE: Esa necesidad del líquido por evitar la sequedad provoca el colapso. Por lo tanto, los alveolos tienen que mantenerse hidratados, por lo que se recubren por una sustancia surfactante (tensioactiva) que disminuye la tensión superficial. Es producida por los neumocitos tipo II y se compone sobre todo de fosfolípidos, aunque también de proteínas y iones. Los lípidos se encargan de interponerse entre el agua, por lo que reducen la tensión superficial. Dipalmitoilfosfatidilcolina. De esta manera, en alveolos pequeños, su radio es más pequeño y la presión aumenta, por lo que tienden a llenarse; pero gracias a la sustancia surfactante no colapsan. Esta sustancia también determina la histéresis. Reduce, pero no elimina la tensión superficial. FUERZAS DE RETROCESO: son las fuerzas que se oponen al llenado de los pulmones y por tanto los vacían. El colapso alveolar está mediado por las fibras elásticas (1/3) y la tensión superficial (2/3). Comparación de la fuerza necesaria para llenar 2 pulmones: en el caso de llenarlos con suero, no existe contacto entre el líquido y el aire, por lo que no hay tensión superficial y solo actúan las fuerzas elásticas. En el caso de llenarlos con aire, hay contacto líquido-aire y hay tensión superficial, por lo que las fuerzas que actúan de retroceso son la elasticidad y la tensión superficial. Por lo tanto, los pulmones llenos de aire son más difíciles de expandir. En el síndrome de dificultad respiratoria del recién nacido, los pulmones todavía no tienen neumocitos tipo II, por lo que no hay sustancia surfactante y se puede producir el colapso. Se administra surfactante sintético y ventilación mecánica. 3. PROPIEDADES ELÁSTICAS DE LA CAJA TORÁCICA La caja torácica es distensible y elástica gracias a la pleura que mantiene unidos los pulmones, de manera que, si la caja torácica se expande, los pulmones también. En la inspiración, caja torácica>pulmones, y en la espiración, al contrario. En el punto de reposo, el equilibrio es marcado por la presión negativa intrapleural, ya que los pulmones se encuentran colapsados y la pleura abierta, encontrándose en un punto intermedio. PLEURA La pleura es una membrana serosa y porosa que sirve de anclaje pulmón-tórax. Tiene distintas partes: PARIETAL: en contacto con la pared torácica, el mediastino y el diafragma. Tiene venas que drenan la circulación sistémica (aumenta P) y los vasos linfáticos que drenan el líquido de la cavidad pleural mediante poros. CAVIDAD PLEURAL: contiene el líquido pleural (20 ml) y es esencial para unir los pulmones y la pleura. En este espacio se crea una presión negativa para mantener los pulmones expandidos en reposo.  VISCERAL: está en contacto con los pulmones. Tiene venas que drenan a la circulación pulmonar (disminuye P) y vasos linfáticos que no drenan el espacio pleural. Sus funciones son: Reducir la fricción ante la expansión pulmonar. Crear un gradiente de P entre la base y el vértice. La presión en el vértice es menor que en la base, de manera que los alveolos cerca del vértice se expandirán más. Compartimentalización para evitar infecciones. Cuando la pleura se rompe, se forma un NEUMOTÓRAX y se produce un derrame pleural (toracocentesis). Cuando esto ocurre, el aire entra en la pleura, y tanto los pulmones como la cavidad torácica se van al punto de reposo: los pulmones colapsan y la caja torácica se expande. La presión negativa generada en el espacio pleural es necesaria para mantener los pulmones expandidos en reposo y les obliga a seguir a la caja torácica durante su expansión. 4. MECÁNICA DE LA VENTILACIÓN FASES 1. INSPIRACIÓN: proceso de entrada de aire a los pulmones, porque la presión pulmonar es menor que la presión atmosférica. Se produce una tensión (aplanamiento del diafragma), una elevación y ampliación del tórax y un aumento del tamaño de los pulmones. 2. ESPIRACIÓN: se produce la expulsión de aire al exterior porque la presión atmosférica es menor que la pulmonar. Se produce una disminución del tamaño del tórax y pulmón (elasticidad) y un retroceso del diafragma. MÚSCULOS RESPIRATORIOS MÚSCULOS INSPIRACIÓN Diafragma. Aumenta el tórax y eleva las costillas inferiores. SIMPLE Intercostales externos. Eleva costillas. Accesorios: esternocleidomastoideo (eleva esternón), escalenos (eleva FORZADA las primeras costillas superiores) y serrato (potencia la elevación de las costillas). MÚSCULOS ESPIRACIÓN Abdomen FORZADA Intercostales internos En la inspiración simple, el 70% del trabajo lo realiza el diafragma, el cual se contrae, se aplana y hace que se expanda la caja torácica y por tanto los pulmones. El 30% lo realizan los intercostales externos, que cuando se contraen, tiran de las costillas hacia arriba, se expande la caja torácica y los pulmones y por tanto baja la presión intraalveolar por aumento del volumen y entra el aire. En la espiración forzada, además de los anteriores, hacen falta los accesorios, que tiran aún más hacia arriba para que se expandan aún más los pulmones y entre más aire. La espiración simple se realiza simplemente por las fuerzas de retroceso de los pulmones, no requiere músculos. Sin embargo, en la espiración forzada, además de las fuerzas de retroceso, requiere la contracción de los intercostales internos que bajan las costillas y del abdomen que hacen que se contraiga la caja torácica aún más y salga más aire. Una lesión en el diafragma produce impedimentos en la respiración, al igual que el movimiento paradógico (hipo). Los accesorios son muy importantes en el ejercicio e hiperventilación. Sin embargo, aunque los accesorios no participen en la inspiración simple, lesiones en ellos demuestran que sí están implicados, mientras que los intercostales externos son muy importantes en la inspiración forzada. PRESIONES Y VOLÚMENES El volumen corriente es el volumen que entra y sale durante la inspiración y espiración normal, de aprox 500 ml. En la inspiración, se produce la entrada de aire por una presión negativa intraalveolar. Para ello, una motoneurona α aumenta la contracción ya que activa el aplanamiento del diafragma y la subida de la caja torácica por los intercostales externos. Aumenta por tanto el tamaño pulmonar, por lo que baja la presión y aumenta la entrada de aire progresivamente hasta que la presión de la atm iguale a la P alveolar. En ese momento, se detiene la expansión de la caja torácica/pulmones. En la inspiración forzada ocurre lo mismo solo que con activación también de los músculos accesorios. En la inspiración, se produce la expulsión de aire por presión positiva intraalveolar. En la espiración simple, se produce una disminución del tórax y del pulmón y un retroceso del diafragma por las propias fuerzas de retroceso. Sin embargo, en la espiración activa, una motoneurona α activa al abdomen que empuja el diafragma hacia arriba (rectos, oblicuos y transverso) y a los intercostales internos, que tiran de las costillas hacia abajo y hacia dentro. TRABAJO RESPIRATORIO Es el gasto de energía necesario para realizar la respiración. La inspiración es un proceso activo ya que se activan músculos para poder vencer las resistencias; su gasto es de 3-5% de la E total consumida. La espiración es un proceso pasivo a excepción del ejercicio/hiperventilación, por lo que no gasta E. Las fuerzas a vencer son: Trabajo elástico (Trabajo de distensibilidad): expandir los pulmones. Es la fuerza elástica del tejido pulmonar en sí mismo y la fuerza elástica causada por la tensión superficial. Trabajo de resistencia tisular: viscosidad del propio tejido: rozamiento entre las distintas fibras que lo componen. Trabajo de resistencia de las vías aéreas: resistencia no elástica del pulmón. TEMA 15: TRANSPORTE DE GASES 1. INTERCAMBIO DE GASES El aire es una mezcla de gases, por lo que se pueden aplicar las leyes que rigen el funcionamiento de los gases: C= K*Pp, de manera que los gases más concentrados ejercerán mayor presión. PT= sum Pp, y normalmente es del 760 mmhg y se suele mantener cte. La dirección de difusión es de donde hay más a donde hay menos. El aire atm es distinto al alveolar gracias a su calentamiento, humidificación y filtrado. A. Atm A. humedecido A. alveolar A. espirado N2 78,62% 74,09% 74,09% 74,5% O2 20,48% 19,67% 13,6% 15,7% CO2 0,3% 0,3% 5,3% 3,6% H2O 3,7% 6,2% 6,2% 6,2% TOTAL 100% (760 mmhg) Cuando el aire entra a la cavidad nasal, choca con el moco y el vapor de agua pasa al aire para aumentar la dilución de los gases, por lo que aumenta su cantidad en agua en el aire humedecido. Al inspirar, parte del aire no llega a los alveolos, sino que queda aire retenido en zonas donde no hay intercambio gaseoso, aire rico en oxígeno y pobre en CO2. Por lo tanto, cuando se espire, se mezclará aire rico en CO2 con restos de la inspiración, y es por ello que del aire alveolar al aire espirado aumenta el porcentaje en oxígeno. Igual ocurre con la espiración. Al espirar, parte del aire no llega a salir y queda atrapado, un aire rico en CO2 y pobre en oxígeno. Por lo que cuando se inspire, ese aire rico en O2 se mezclará con los restos de la espiración y es por ello por lo que del aire humedecido al aire alveolar aumenta el porcentaje de CO2. No obstante, la concentración de N2 es mayor que la de O2, y la de O2 mayor que la de CO2 en todos tipos de aires. 2. DIFUSIÓN DE GASES Los gases difunden regidos por las propiedades de los gases (Ley de los gases). Se desplazan desde áreas de mayor P a áreas de menor P a través de la membrana alveolar. La difusión depende de: Gradiente de presiones parciales: cuanto mayor sea la diferencia, más rápida será la difusión. Área del vaso: a mayor área, mayor difusión. Solubilidad del gas: a mayor solubilidad, mayor difusión. Longitud del vaso: a mayor longitud, mayor área y difusión. Peso molecular del gas: a mayor peso molecular, menor difusión. MEMBRANA RESPIRATORIA La membrana respiratoria (alveolar o alveolocapilar) facilita el intercambio de gases. Es muy delgada para que los gases la atraviesen fácilmente, tiene una gran superficie de intercambio (300 mill alveolos), tiene una extensa red de capilares (aumento del área) con un diámetro que asegura el contacto glóbulo rojo-membrana, y una diferencia de presiones parciales que alcanza el eq en 1 s. Se compone, desde dentro del alveolo hasta el capilar, por: Capa de líquido (sustancia surfactante) que tapiza el alveolo para reducir la tensión superficial. Epitelio alveolar, que son los neumocitos tipo I. Una membrana basal epitelial. Un espacio intersticial delgado. Una membrana basal capilar que en muchos casos se fusiona con la membrana basal epitelial alveolar. La membrana del endotelio capilar. FUNCIONAMIENTO ALVEOLO CÉLULAS PO2: 104 mmhg PO2: 40 mmhg SANGRE SANGRE PCO2: 40 SANGRE (vena (vena pulmonar-corazón- PCO2: 46 mmhg (arteria pulmonar) mmhg cava) aorta) PO2: 40 PO2: 40 mmhg ↑↓ PO2: 95 mmhg ↑↓ mmhg → → → → PCO2: 46 PCO2: 46 INTERCAMBIO PCO2: 40 mmhg INTERCAMBIO mmhg mmhg CORAZON El intercambio en los alveolos se puede realizar en 1 segundo o menos gracias a las presiones parciales, siendo un sistema muy eficaz. 3. TRANSPORTE DE GASES EN SANGRE TRANSPORTE DE OXÍGENO El O2 se transporta en la sangre de dos maneras: 3% disuelto, lo cual es tóxico para las estructuras corporales, pero facilita su incorporación por los tejidos poco vascularizados como los huesos. 97% unido a la hemoglobina. Esta proteína es un tetrámero con 4 grupos hemo, de manera que cada grupo hemo une una molécula de O2. La unión de un O2 provoca un cambio 3D, pasando de desoxi-Hb a oxi-Hb, lo cual facilita la unión del resto de los O2 y por tanto aumenta su afinidad. La proteína se encuentra saturada al 97% en los alveolos en condiciones fisiológicas y saturada al 75% en los tejidos. Sin embargo, existe un margen de seguridad, en el que si en los alveolos la presión alveolar disminuye hasta el 80%, la hemoglobina sigue saturada casi al 100%. Si baja aún más de 80%, si disminuye su grado de saturación. Existen distintos factores que afectan a la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno. Un aumento de la Tª, de la presión de CO2 o una disminución del pH, provocarán una disminución de la afinidad entre la hemoglobina y O2, por lo que el O2 se libera en los tejidos. El P50 es la presión de O2 con la que la hemoglobina se encuentra al 50% saturada, por lo que también varía. El 2,3- BFG es un producto de la glucólisis que se produce en los glóbulos rojos y que disminuye la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno, por lo que facilita la expulsión de O2 en los tejidos. TRANSPORTE DE CO2 El CO2 se transporta de las siguientes maneras: 7% disuelto y determina la PCO2. En distintas formas químicas: 70% en forma de bicarbonato (por la anhidrasa carbónica), y el 23% en forma carbamino-Hb u otras proteínas plasmáticas. El CO2 se une por tanto a la hemoglobina también, pero no al grupo hemo, sino a la parte proteica. La sangre, procedente de los tejidos, tiene una PCO2 de 46 mmhg. El CO2 pasa desde los tejidos a la sangre atravesando el endotelio del capilar y una vez dentro, el 7% irá disuelto en el plasma y el resto entrará al capilar. En el capilar, el 23% se unirá a la hemoglobina y al 70% se le unirá el agua por acción de la anhidrasa carbónica, por lo que se convertirá en H2CO3. Este se disociará en H+ y HCO3-, de manera que el H+ se unirá a la hemoglobina y el HCO3- saldrá al plasma por la proteína transportadora bicarbonato-cloruro. Para pasar a los alveolos, el CO2 realizará el recorrido contrario. A diferencia del O2, la variación en cuanto a límites es mucho menor (40-46). EFECTO BOHR El CO2 disminuye la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno. Esto se debe a que el H+ liberado tras el paso de H2CO3 a H+ y HCO3- compite con el oxígeno por el sitio de unión de la hemoglobina. Esto tiene relevancia en: Los tejidos periféricos: en ellos, aumenta la PCO2, por lo que ↑H+ y ↑Disociación HB-O2 por lo que se facilita la liberación en los tejidos del oxígeno. En los alveolos: en ellos, disminuye la PCO2, por lo que ↓H+ y ↑Hb-O2, y ↑Captación de oxígeno por la hemoglobina. Sin embargo, en los alveolos la hemoglobina está tan saturada por oxígeno que no tiene apenas efecto. EFECTO HALDANE La oxigenación de la hemoglobina disminuye la capacidad de la sangre para transportar CO2. Esto se debe a que al unirse el oxígeno, se libera el H+ que estaba unido, por lo que se forma de nuevo el H2CO3 y por tanto el CO2 se libera. Tiene relevancia en: Alvéolos: en ellos, aumenta mucho HB-O2 y sucede lo comentado anteriormente, se libera el CO2 en los alveolos. Además, también se desplaza directamente la HB-CO2. Tejidos periféricos. Aumenta x2 la captación de CO2. Sin embargo, el efecto HALDANE tiene más repercusión sobre el transporte de CO2 que el efecto Bohr sobre el transporte de O2. TEMA 16: CONTROL DE LA RESPIRACIÓN 1. REGULACIÓN El aparato respiratorio es el encargado de mantener la cantidad de O2 y CO2 en sangre necesaria para las células. Para mantener dentro de unos límites la pO2 y pCO2 se modifica el volumen respiratorio por minuto: 𝑽𝑹𝑴 = 𝑭𝑹 𝒙 𝑽𝑪 El volumen corriente es un valor fijo (500 ml), por lo que se varía la Frecuencia respiratoria. La ventilación aumenta por 3 causas: una disminución de pO2 en sangre, un aumento de pCO2 en sangre o una disminución del pH en sangre. Las dos últimas están relacionadas puesto que, si aumenta el CO2, este reacciona con el agua y finalmente dará lugar a HCO3- y H+, por lo que se baja el pH. El organismo por tanto intenta controlar la pO2, pCO2 y pH sanguíneo modificando la ventilación a través del SNC y los músculos respiratorios. Los 3 elementos básicos del sistema de control respiratorio son: sensores, control central y efectores. El principal factor que controla la respiración es el aumento de CO2, el cual es detectado por los quimiorreceptores centrales. 2. SENSORES QUIMIORRECEPTORES CENTRALES Los quimiorreceptores centrales detectan un aumento de la pCO2, es decir, HIPERCAPNIA. Estos se ubican en la zona quimiosensible, la zona bilateral en el bulbo raquídeo. Responden directamente a la [H+], e indirectamente al aumento de la pCO2, aunque este último es más potente. Los H+ no pueden atravesar la membrana hematoencefálica, pero el CO2 sí, de manera que la atraviesa, reacciona con el agua del líquido cefalorraquídeo y da lugar a un aumento de H+ y por tanto a una disminución del pH del líquido cefalorraquídeo. También responden a la bajada del pH en el plasma, ya que los protones no atraviesan la barrera, pero el efecto es menor. Realizan un efecto agudo potente crónico débil, ya que la actividad renal reajusta el pH. QUIMIORRECEPTORES PERIFÉRICOS Los quimiorreceptores periféricos detectan una disminución de la pO2, es decir, HIPOXIA. Estos se ubican sobre todo en los carotídeos, aunque también en los aórticos, y se comunican con neuronas que llevan información sensorial al SNC. Además de responder a la disminución de pO2 (por debajo de 70 mmhg), responden a una baja del pH arterial y al aumento de pCO2 arterial, siendo este último más rápido, pero menos potente que el efecto que realizan los quimiorreceptores centrales. Responden más rápido ante el ejercicio. El mecanismo que utilizan es que tienen canales de K+ sensibles a [O2], de manera que ante una bajada, estos se cierran y el K+ deja de salir y se acumula en el interior de la célula. Al acumularse, se produce una despolarización por hipoxia, se abren los canales de Ca2+ y salen neurotransmisores que a través de neuronas aferentes llegan al bulbo raquídeo. Se produce poca respuesta mientras la pO2 no baje de 100, pero entonces la respuesta va aumentando rápidamente hasta alcanzar su máximo a 50 mmhg. QUIMIORRECEPTORES PULMONARES Y DE OTROS TIPOS RECEPTORES DE DISTENSIÓN PULMONAR: se ubican en el músculo liso de la tráquea y bronquios. Su mecanismo se basa en el reflejo de Hering-Breuer: ante una distensión pulmonar, el nervio vago activa al grupo respiratorio dorsal, que hace que las inspiraciones sean más cortas y por tanto aumenta la ventilación. Es solo un mecanismo de protección (no de regulación) cuando el volumen corriente se multiplica x3. RECEPTORES DE IRRITACIÓN: Se ubican en las células epiteliales de la vía aérea y su mecanismo es el reflejo tusígeno y estornudo. RECEPTORES J/JUXTACAPILARES: se ubican en el epitelio alveolar, próximo a los capilares pulmones y su mecanismo es que ante un edema (acumulación de líquido) se producen ventilaciones cortas por medio del nervio vago. OTROS: Barorts (presión arterial), Tª corporal, dolor, distensión muscular, etc… 3. CONTROL CENTRAL El control puede ser: Control Automático: origina impulsos que provienen del tronco del encéfalo (bulbo raquídeo y protuberancia). Control voluntario: origina impulsos que provienen de la corteza cerebral, como hablar, nadar… CONTROL AUTOMÁTICO O INVOLUNTARIO Presenta un centro respiratorio, que son varios grupos de neuronas localizados bilateralmente en el bulbo raquídeo o protuberancia. El centro respiratorio bulbar se compone del grupo respiratorio dorsal (inspiración) y del grupo respiratorio ventral (inspiración y sobre todo espiración). En la protuberancia, se encuentran el centro apnéustico (inspiración) y el centro neumotáxico, que inhibe la inspiración para regular el volumen y la frecuencia inspiratoria (duración espiración). CENTRO RESPIRATORIO BULBAR: GRUPO RESPIRATORIO DORSAL. Se encarga de la inspiración y ritmo respiratorio. Los receptores envían información a través del nervio vago y del glosofaríngeo hasta el núcleo tracto solitario. Entonces se producen descargas rítmicas a través de neuronas autoexcitables que hacen una descarga continua en rampa ascendente durante 2 segundos (INS) ya que activan a otras neuronas mediante prolongaciones, y estas últimas activan a los músculos que hacen que aumente el volumen pulmonar. Cuando este ya ha aumentado lo suficiente, las descargas rítmicas disminuyen durante 3 segundos (ESP) y por tanto, al haber ausencia se actividad muscular inspiratoria, actúan las fuerzas de retroceso. Durante el ejercicio, se aumenta aún más la velocidad e intensidad de la señal en rampa. CENTRO RESPIRATORIO BULBAR: GRUPO RESPIRATORIO VENTRAL. Se encarga de la inspiración y sobre todo de la espiración. Se encuentra inactivo durante una inspiración normal. Se activa ante un aumento necesario de la ventilación (como en el ejercicio intenso), de manera que actúa sobre los abdominales para una espiración intensa. Sin embargo, algunas de sus neuronas se activan durante la inspiración. PROTUBERANCIA: NEUMOTÁXICO. Se encarga de limitar la inspiración y la frecuencia respiratoria. Está formado por neuronas que se encuentran en los centros respiratorios. Se encarga de enviar señales al grupo respiratorio dorsal e inhibirlo, de manera que se desconecta la señal en rampa. Si su señal es intensa, las inspiraciones se hacen muy cortas (0,5s) pero si su señal es débil, las inspiraciones son largas (5s) y el pulmón se llena más. Ellos reciben información de otras zonas (hipotálamo, sistema límbico), adaptando la respiración a situaciones fisiológicas o emocionales como sueño, ejercicio o llorar. 4. EFECTORES Son los músculos: diafragma, intercostales, abdominales y accesorios. 5. REFLEJOS REFLEJO TUSÍGENO Los receptores de las vías respiratorias envían información a través del nervio vago hasta llegar a los centros respiratorios. Estos hacen que: No hay tos en el caso de estar en coma, 1. Inspiración rápida (regulación muscular) no función muscular (lesión medular) o 2. Cierre epiglotis y cuerdas vocales. alteración de la producción de moco 3. Contracción de los músculos espiratorios. (obstrucción). 4. Apertura de la epiglotis y cuerdas vocales. 5. EXPULSIÓN BRUSCA DE AIRE Y AUMENTO DE LA SECRECIÓN MUCOSA. ESTORNUDO Los receptores en las vías nasales envían información a través del nervio trigémico a los centros respiratorios, que hacen que se produzca una expulsión brusca de aire y aumente la secreción mucosa.