Fisiología del Aparato Respiratorio PDF

Fisiologia del aparato respiratorio Integrantes del equipo: Itzel Anahí Escareño Sánchez Miroslava Estefanía Tapia Escobedo Brayan Fernando Talavera Terán Maria Fernanda Rosales Contreras Eduardo Prieto Galaviz Componentes Vías...

Fisiologia del aparato respiratorio Integrantes del equipo: Itzel Anahí Escareño Sánchez Miroslava Estefanía Tapia Escobedo Brayan Fernando Talavera Terán Maria Fernanda Rosales Contreras Eduardo Prieto Galaviz Componentes Vías respiratori Pulmones as Músculos 01 - La principal función de este sistema es facilitar el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono entre el cuerpo y el medio ambiente. El aparato respiratorio participa en importantesprocesos fisiológicos adicionales: 01 - Ventilación y perfusiónpulmonar y difusión de gases La respiración es un proceso complejo que incluye la ventilación pulmonar y la difusión de gases entre los pulmones y la sangre. Los pulmones son irrigados por sangre que transporta gases hacia y desde los tejidos, donde ocurren los procesos bioquímicos de la respiración celular. 02 - Fujo sanguineo Aunque el gasto cardíaco del ventrículo derecho e izquierdo es el mismo (aproximadamente 5 l/min en reposo), la circulación pulmonar tiene presiones más bajas que la circulación sistémica. Las resistencias pulmonares son bajas debido a una microcirculación densa y vasos pulmonares más cortos. 02 - Fujo sanguineo 02 - Control Pasivo de la Resistencia Pulmonar La resistencia pulmonar está influenciada por la presión en la arteria pulmonar y el volumen pulmonar. Con el aumento de la presión arterial pulmonar, se produce el reclutamiento y la distensión de los capilares pulmonares, lo cual disminuye la resistencia vascular. El volumen pulmonar afecta de manera diferente a los vasos extraalveolares y alveolares: la distensión de los vasos extraalveolares reduce la resistencia, mientras que la compresión de los capilares alveolares la aumenta. 02 - Control Pasivo de la Resistencia Pulmonar 02 - Control Activo de la Resistencia Pulmonar: Las resistencias pulmonares también son reguladas activamente por mediadores químicos y hormonales. La hipoxia alveolar provoca vasoconstricción de las arteriolas en áreas con baja oxigenación, redirigiendo el flujo sanguíneo hacia regiones mejor oxigenadas. 02 - Anatomia  02 - Zona de Conducción: Comprende las vías respiratorias desde la tráquea hasta los bronquiolos terminales. No participa en el intercambio gaseoso y se conoce como espacio muerto anatómico, conteniendo aproximadamente 150 ml de aire. 02 - Zona Respiratoria: Incluye bronquiolos respiratorios, conductos alveolares y sacos alveolares, donde ocurre el intercambio de gases. Los alvéolos están recubiertos por células epiteliales tipo I y tipo II, siendo las primeras responsables 02 - MORFOLOGIA La mayoría del sistema de conducción está revestido por epitelio cilíndrico seudoestratificado con células ciliadas y células caliciformes que producen moco. Este epitelio cambia a un tipo cúbico en los bronquiolos, donde predominan las células ciliadas, y las células de Clara desempeñan funciones defensivas y de regeneración. 02 - Volúmenes y Capacidades Pulmonares Volúmenes Básicos: Incluyen Volumen corriente (VC) Volumen residual (VR) Volumen de reserva espiratoria (VRE) Volumen de reserva inspiratorio (VRI) 02 - Capacidades Pulmonares: Capacidad vital (CV) Capacidad residual funcional (CRF) Capacidad inspiratoria (CI) Estas capacidades se miden mediante espirometría y otras técnicas complementarias, como la dilución de helio o la pletismografía corporal.  02 - Espirometría Es una técnica utilizada para medir los volúmenes y capacidades pulmonares. El sujeto respira hacia y desde un espirómetro, lo cual permite registrar cambios en los volúmenes pulmonares en un espirograma. Esta técnica es fundamental para evaluar la función pulmonar y detectar posibles alteraciones.  DIFUSION DE GASES ESTEFANIA TAPIA ESCOBEDO La difusión de gases en el aparato respiratorio es el proceso por el cual el oxígeno pasa a la sangre y el dióxido de carbono sale de la sangre, todo esto en los alvéolos de los pulmones y los capilares que los rodean: 1. El aire entra a los pulmones por la nariz o la boca y pasa por las vías respiratorias hasta los alvéolos. 2 El oxígeno pasa a la sangre a través de las paredes de los alvéolos y los capilares. 3 La hemoglobina, que se encuentra en los glóbulos rojos, transporta el oxígeno a las células del cuerpo. 4 En las células, el oxígeno pasa al interior por difusión para ser utilizado. 5 El dióxido de carbono, un gas de desecho, sale de la sangre a los pulmones y se exhala. Este proceso de intercambio de gases es fundamental para la vida.  GRADIENTE VENTILACIÓN ESTEFANIA TAPIA ESCOBEDO El gradiente vertical de perfusión es mayor que el de ventilación en el aparato respiratorio, lo que provoca que la relación ventilación/perfusión aumente de las bases a los vértices de los pulmones. En el vértice, la relación es de 3, mientras que en la base es mucho menor. La ventilación es el proceso de entrada y salida de aire en los pulmones, mientras que la perfusión es el proceso de bombeo de sangre a los pulmones por el sistema cardiovascular. Para que se produzca un intercambio de gases óptimo, la ventilación y la perfusión deben coincidir en el ámbito alvéolo-capilar. La relación ventilación/perfusión puede estar aumentada cuando el alvéolo funciona normalmente, pero no hay un flujo adecuado de sangre. Esto puede ocurrir por trombosis pulmonar  HEPOXEMIA ESTEFANIA TAPIA ESCOBEDO La hipoxemia es un nivel bajo de oxígeno en la sangre que se origina en las arterias. No es una enfermedad, sino un signo de un problema relacionado con el flujo sanguíneo o la respiración. Algunas causas de la hipoxemia son: Menos oxígeno en el aire que se respira, como a grandes altitudes Respiración superficial o lenta que no permite que los pulmones obtengan el oxígeno necesario Mala circulación sanguínea a los pulmones Problemas para que el oxígeno ingrese al torrente sanguíneo y el dióxido de carbono salga Problemas de circulación sanguínea en el corazón Cambios en la proteína hemoglobina, que transporta el oxígeno en los glóbulos rojos Existen 3 tipos de condiciones que pueden provocar hipoxia y/o hipoxemia: una reducción de la fuente de oxígeno (reducción de la concentración en el aire inhalado), una reducción del suministro de O2 a los tejidos y un aumento de la demanda de O2 a nivel de tejido: 1. Hipoxemia: 2. Hipoxia en condiciones hipoxémicas: ocurre siempre que el oxígeno transportado a la sangre disminuye por debajo de los niveles normales. 3. Hipoxia en condiciones normoxémicas: ocurre cuando las reservas de oxígeno disponibles no suministran suficiente oxígeno para satisfacer la demanda tisular.  GRADIENTE VENTILACIÓN ESTEFANIA TAPIA ESCOBEDO La mecánica respiratoria es el proceso de inhalar y exhalar aire, que se lleva a cabo gracias a la contracción y relajación de los músculos respiratorios: Inspiración El diafragma y los músculos intercostales se contraen, lo que permite que el aire entre a los pulmones. Expiración Los músculos que se usaron para inhalar se relajan, lo que provoca que los gases salgan de los pulmones.  Distensibilidad, elastancia, relaciones de presion y volumen “La elastancia se define como la tendencia de un órgano hueco a recuperar su tamaño original cuando se distiende; puede cuantificarse con la presión de retracción elástica. ” ▪ La retracción elástica de los pulmones es igual a la presión alveolar menos la presión pleural. ▪ La retracción elástica de la caja torácica es igual a la presión pleural menos la presión atmosférica. La distensibilidad pulmonar es una medida de la capacidad del pulmón para distenderse y es la inversa de la elastancia pulmonar.  “Surfactante y tensión superficial” “La tensión superficial es una fuerza seudoelástica en la superficie de un líquido (en la interfase gas-líquido) causada por la atracción intermolecular de las moléculas líquidas en esta superficie. En el pulmón, la tensión superficial reduce la distensibilidad pulmonar y puede causar colapso de las vías respiratorias pequeñas.” “ El surfactante es una lipoproteína compleja que contiene el fosfolípido dipalmitoil fosfatidilcolina. Es anfipático y recubre el epitelio alveolar y las vías respiratorias pequeñas. El surfactante reduce la tensión superficial de las vías respiratorias y los alvéolos, y aumenta la distensibilidad pulmonar, reduciendo el trabajo respiratorio.”  “Resistencia de las vías respiratorias” “El flujo de aire que entra y sale de los pulmones depende del gradiente de presión desde la boca hasta los alvéolos. Al final de la inspiración o de la espiración, el gradiente es cero. La ley de Poiseuille, presentada en el contexto del flujo sanguíneo en la sección 3, también se aplica al flujo de aire (Q) a través de tubos ” “En el aparato respiratorio en conjunto, la mayor resistencia al flujo de aire tiene lugar de hecho en las vías respiratorias de calibre intermedio (de la cuarta a la octava generación).”  “Compresión dinámica de las vías respiratorias durante la espiración” “La resistencia de las vías respiratorias también se modifica por la compresión dinámica, que es la compresión que sufren las vías respiratorias durante la espiración forzada.” “La curva flujo espiratorio-volumen generada durante una maniobra de capacidad vital (CV) forzada (línea continua) se caracteriza por un pico de flujo espiratorio máximo en el punto más alto de la curva y una pendiente descendente durante el resto de la espiración. El flujo espiratorio máximo alcanzado a diferentes volúmenes pulmonares a lo largo de esta pendiente descendente es independiente del esfuerzo, debido a la compresión dinámica de las vías respiratorias.” Enfermedades pulmonares Las enfermedades pulmonares se suelen clasificar en enfermedades: restrictivas obstructivas  Enfermedad pulmonar restrictiva Las enfermedades restrictivas se distinguen por un volumen pulmonar funcional reducido. p. ej., fibrosis pulmonar idiopática, sarcoidosis y asbestosis)  Enfermedad pulmonar obstructiva Se distinguen por una reducción del flujo de aire, algunos ejemplos de enfermedades obstructivas son la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y el asma. -No afectan directamente a la distensibilidad pulmonar, pero en sus fases finales pueden mostrar ciertos cambios.  Transporte de oxígeno El oxígeno difunde a la sangre a su paso por los capilares alveolares y es transportado a los tejidos, donde difunde fuera de la sangre a lo largo de su gradiente de concentración. El transporte de oxígeno en la sangre se hace principalmente en forma de oxígeno combinado con hemoglobina (Hb), y únicamente una mínima porción es transportada como oxígeno disuelto. Curva disociación Gráfica que representa la variación en la cantidad de oxígeno que se combina con la hemoglobina, en función de las presiones parciales de oxígeno y carbónico.  Transporte dióxido de carbono La concentración de dióxido de carbono es máxima en las mitocondrias, donde es generado durante la respiración celular. Desde ahí difunde al intersticio y finalmente a la sangre, que lo transporta a los alvéolos. Transporte de CO2 en la sangre -Aproximadamente, el 7% del CO2 de la sangre se encuentra como CO2 disuelto. -Hasta un 23% del CO2 se puede combinar con proteínas, como la hemoglobina (en forma de carbaminohemoglobina). -Cerca del 70% del CO2 en la sangre se transporta en forma de anión bicarbonato (HCO −3).  Trastornos ácido base Los transtornos de equilibrio ácido-base son aquellos que afectan el balance ácido-base normal y que causa como consecuencia una desviación del pH sanguíneo “ La acidemia se define como un aumento de la acidez de la sangre (pH por debajo de 7,35) y la alcalemia es un aumento de la alcalinidad de la sangre (pH por encima de 7,45)” acidosis y “alcalosis son términos más habitualmente empleados para referirse a un pH bajo y a un pH alto, respectivamente, en los líquidos y tejidos corporales, pero se emplean habitualmente como sinónimos de acidemia y alcalemia. Las alteraciones del pH causadas por alteraciones respiratorias se denominan acidosis respiratoria o alcalosis respiratoria.” “ La alcalosis respiratoria se debe a hiperventilación, mientras que la acidosis respiratoria está causada por hipoventilación” “Por el contrario, cuando la causa primaria del desequilibrio acidobásico es metabólica, por ejemplo debida a una enfermedad metabólica o a una alteración de la función renal, se habla de acidosis metabólica o alcalosis metabólica. La compensación de la acidosis o la alcalosis respiratoria se realiza por mecanismos renales, y los ajustes respiratorios permiten compensar la acidosis o alcalosis “Los pulmones y los riñones tienen un cometido fundamental en el mantenimiento del equilibrio acidobásico necesario frente a la carga ácida creada por el metabolismo celular de los nutrientes. El dióxido de carbono («ácido volátil») producido por el metabolismo oxidativo de los carbohidratos y de las grasas se elimina eficientemente por la respiración en los pulmones para mantener un pH equilibrado, ”  Transtornos y equilibrio ácido básico Los trastornos ácido-base son cambios patológicos en la presión parcial de dióxido de carbono (Pco2) o el bicarbonato sérico (HCO3−) que producen en forma típica valores de pH arterial anormales. La acidemia es el pH sérico < 7,35. La alcalemia es el pH sérico > 7,45. La acidosis incluye los procesos fisiológicos que promueven la acumulación de ácido o la pérdida de bases. La alcalosis abarca los procesos fisiológicos que promueven la acumulación de bases o la pérdida de ácido. Los verdaderos cambios en el pH dependen del grado de compensación fisiológica y de los múltiples procesos que se ponen en marcha. La evaluación se realiza midiendo los gases en sangre arterial y la concentración sérica de electrolitos. Los gases en sangre arterial reflejan en forma directa el pH y la Pco2 arterial. El nivel informado de HCO3− en el panel de gases en sangre arterial se calcula utilizando la ecuación de Henderson-Hasselbalch. El nivel de HCO3− el en el panel de química sérica se mide directamente. Los niveles de HCO3− medidos directamente se consideran más precisos en casos de discrepancia Los desequilibrios del estado ácido base compensados o leves causan pocos signos o síntomas. Los trastornos graves o descompensados tienen múltiples consecuencias cardiovasculares, respiratorias, neurológicas y metabólicas  Control de respiración “Si bien la respiración puede controlarse voluntariamente (p. ej., durante la apnea o la hiperventilación), básicamente es un proceso involuntario que controla muy de cerca la PaO2 y la PaCO2. Los cambios, tanto en la intensidad como en la frecuencia de la respiración, participan en este proceso. Los tres componentes esenciales del sistema de control involuntario son los siguientes: ▪ Centros respiratorios del tronco encefálico. ▪ Quimiorreceptores periféricos y centrales. ▪ Mecanorreceptores de los pulmones y las articulaciones. La diferenciación entre causas metabólicas y respiratorias”  “Al final, las señales que intervienen en el control de la respiración son integradas por el centro respiratorio bulbar, lo que resulta en la regulación de la actividad de los músculos respiratorios” “afectando al volumen corriente, a la frecuencia y al patrón respiratorios. En el bulbo, el control respiratorio se consigue por: ▪ El grupo respiratorio ventral, que incluye el núcleo retroambiguo, el núcleo ambiguo y el núcleo retrofacial e inerva tanto los músculos inspiratorios como los espiratorios. Participa en la regulación de la fuerza inspiratoria y en la espiración voluntaria.”  “El grupo respiratorio dorsal dentro del núcleo del tracto solitario que inerva los músculos inspiratorios. El centro respiratorio bulbar recibe aferencias desde dos áreas importantes de la protuberancia: ▪ El centro neumotáxico, que regula la frecuencia y profundidad de la respiración mediante inhibición cíclica de la inspiración. Este centro recibe aferencias desde la corteza cerebral. ▪ El centro apnéustico, que estimula la inspiración. Es antagonizado por el centro neumotáxico.”  “Papel de los quimiorreceptores centrales y periféricos” “La información sensorial procedente de los quimiorreceptores centrales y periféricos es importante para la regulación de la respiración por el tronco encefálico. Los quimiorreceptores centrales situados en la superficie ventrolateral del bulbo responden indirectamente a cambios de la Pco2 arterial y desempeñan un cometido fundamental en la regulación aguda de la PaCO2. La barrera hematoencefálica es muy impermeable al HCO −3 y H+, pero el CO2  “▪ Una elevación de la PaCO2 causa un descenso del pH del LCR, que será detectado por los quimiorreceptores centrales y da lugar a un aumento de la frecuencia respiratoria. ▪ Una disminución de la PaCO2 determina un aumento del pH del LCR, que será detectado por los quimiorreceptores centrales y originará una disminución de la ventilación. Los quimiorreceptores periféricos, situados en los cuerpos carotídeos y en el cayado aórtico (v. sección 3), también transportan información de la calidad de la sangre arterial al centro respiratorio del tronco encefálico, afectando por tanto la respiración. A diferencia de los quimiorreceptores centrales, estos receptores responden directamente a cambios de PaCO2 y PaO2 así como del pH. La ventilación se estimula a través del mecanismo de los quimiorreceptores periféricos”  “▪ Disminución de la PaO2: los efectos ventilatorios de los cambios de la PaO2 son relativamente pequeños cuando la PaO2 es superior a 60 mmHg, pero los quimiorreceptores periféricos son muy sensibles cuando la PaO2 desciende por debajo de esa concentración. “Aumento de la PaCO2: los cambios en la PaCO2 afectan a la respiración a través de los quimiorreceptores, tanto centrales como periféricos, aunque el receptor central es más sensible en estos cambios. ▪ Descenso del pH: los cambios en la concentración de H+ en sangre arterial afectan directamente a los quimiorreceptores periféricos, independientemente de los efectos de la PaCO2.” Gracias por su atención!