Transporte y defensa: respiración y transporte de oxígeno

Contenidos

4.2 La respiración y el transporte de Oxígeno.

Sistema Respiratorio

Cavidad Nasal Faringe Epiglotis Laringe Esófago Ramas de las Venas y Arterias Pulmonares Bronquiolo Tráquea Alvéolos Bronquios Arteria Pulmonar Vena Pulmonar Red Capilar

Ventilación pulmonar

Inspiración y Espiración

ESPIRACIÓN INSPIRACIÓN Aumento del diámetro vertical Caja costal elevada Aumento del diámetro AP Intercostales externos contraídos Intercostales internos relajados Contracción diafragmática Abdominales contraídos FIGURA 38-1 Contracción y expansión de la caja torácica durante la espiración y la inspiración, que muestra la contracción diafragmática, la función de los músculos intercostales, y la elevación y el descenso de la caja costal. AP, anteroposterior.

Propiedades mecánicas de los pulmones

Propiedades mecánicas de los pulmones: Elasticidad. Por definición es la propiedad de un cuerpo a volver a la posición inicial después de haber sido deformado. Viscosidad. Depende de la fricción interna de un medio fluido, es decir entre el tejido pulmonar y el gas que circula por las vías aéreas. Tensión superficial. Está producida por las fuerzas cohesivas de las moléculas en la superficie del fluido y de la capa de la superficie alveolar. Histéresis. Es el fenómeno por el que el efecto de una fuerza persiste más de lo que dura la misma fuerza y hace que la dinámica de la inspiración y la expiración sean diferentes.

Parámetros respiratorios

Volúmenes pulmonares

· Volumen corriente(Volumen de ventilación o capacidad respiratoria): Cantidad de aire inspirado en un movimiento normal (500 mL) · Volumen de reserva inspiratorio: Cantidad de aire que entra en los pulmones en una inspiración máxima o forzada (3000 mL) · Volumen de reserva espiratorio: Cantidad de aire expulsado en una espiración máxima o forzada (1000 mL) · Volumen residual: Cantidad de aire que queda en los pulmones después de una espiración forzada (1100 mL) · Frecuencia ventilatoria: 12 - 18 por minuto.

Capacidades pulmonares

· Capacidad Vital: Cantidad máxima de aire que pueden movilizar los pulmones. 4,5 l en hombres, 3,2 l en mujeres. VC + VRI + VRE · Capacidad total: Volumen máximo de aire que pueden contener los pulmones. 6 l en hombres, 4,5 en mujeres. VC + VRI + VRE + VR · Capacidad residual funcional: Cantidad de aire que queda en los pulmones después de una espiración normal VRE + VR

Diagrama de volúmenes pulmonares

6.000 5.000 Volumen de reserva 4.000 - inspiratoria Capacidad inspiratoria Capacidad Capacidad pulmonar total Volumen pulmonar (ml) vital 3.000 - Volumen corriente - 2.000 Volumen de reserva inspiratoria A Capacidad residual funcional 1.000 Volumen residual Tiempo FIGURA 38-6 Diagrama que muestra los movimientos respiratorios durante la respiración normal y durante la inspiración y espiración máximas.

Intercambio de gases

Difusión de gases

· Tiene lugar por difusión de los gases. · Se produce por las diferencias de presión parcial entre el alvéolo y la sangre, para cada uno de los gases. · La presión parcial es proporcional a su concentración en una mezcla de gases. Aire Dióxido de carbono Oxígeno (CO2) (O)) Sangre rica en dióxido de carbono Bronquiolo CO Alvéolo Capilar sanguíneo Sangre rica en oxígeno que se dirige al corazón

Aire inspirado y espirado

Por cada 100 ml de aire espirado: Nz 79 mL Oz 17 mL COz 4 mL Por cada 100 mL de aire inspirado: Nz 79 mL Oz 21 mL COz 0 mL Alvéolo Sangre saliendo Oz 20 mL COz 50 mL Sangre entrando Oz 10 mL COz 60 mL CO O2 Capilar sanguíneo

Presión parcial de gases

Región Aire Alveolo Arteria Intersticio Célula Vena O2 160 100 95 40 35 40 CO2 0,3 40 40 45 46 45 Presión parcial de gases, a nivel del mar, en distintas regiones o partes del organismo [mm Hg]

Presión parcial en arteria y vena pulmonar

AIRE: 02 : 100 mm Hg CO2: 40 mm Hg ARTERIA PULMONAR: 02 : 40 mm Hg CO2: 46 mm Hg >CO2 02 VENA PULMONAR: 02 : 95 mm Hg CO2: 40 mm Hg

El ciclo respiratorio

Fases del ciclo respiratorio

La respiración es un patrón cíclico con las siguientes fases · Reposo • Inspiración · Expiración Patm = 0 +5 Espiración 0 Inspiración -5 Patm = 0 A +5.5 +7.5 -1 +1 -6,5 -6,5 B D Patm = 0 Inspiración Espiración +8 0 -8 C Fig. 5.14 Presiones durante el ciclo respiratorio normal. Las cifras proporcionan las presiones en cmH2O en relación con la presión atmosférica (Patm). Las cifras situadas sobre las flechas amarillas muestran la magnitud de las presiones transmurales. Las flechas anchas de color azul muestran el flujo de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones. A, Reposo; B, a medio camino durante la inspiración; C, final de la inspiración; D, a medio camino durante la espiración. Patm = 0

Modificaciones del patrón cíclico

• El patrón cíclico de respiración se modifica por diversos estímulos: V Cambios en el pH o en la concentración de CO2 y de O2 V Situaciones como el ejercicio, emociones, cambios de presión arterial y temperatura

Regulación de la respiración

Objetivo y componentes

· Su objetivo es mantener los niveles de O2 y CO2 en sangre dentro de unos márgenes estrechos que permitan la funcionalidad celular. · Además, la respiración debe integrarse con el sistema digestivo, la emisión de sonidos, la tos, etc. · El sistema está formado por unos centros respiratorios, que está distribuidos en varios grupos de neuronas integrados en el tronco del encéfalo o bulbo raquídeo.

Control nervioso de la respiración

· El centro respiratorio está formado por varios grupos de neuronas localizadas en el bulbo raquídeo y la protuberancia del tronco encefalico. Está dividido en tres grupos de neuronas: 1) Grupo respiratorio dorsal, localizado en la porción ventral del bulbo, que produce principalmente la inspiración; 2) Grupo respiratorio ventral, localizado en la parte ventrolateral del bulbo, que produce principalmente la espiración, y 3) Centro neumotáxico, que está localizado dorsalmente en la porción superior de la protuberancia, y que controla principalmente la frecuencia y la profundidad de la respiración.

Organización del centro respiratorio

Cuarto ventrículo Centro neumotáxico Inhibe ¿Centro apnéustico? Grupo respiratorio dorsal (inspiración) Grupo respiratorio ventral (espiración e inspiración) Vago y glosofaríngeo Vías motoras respiratorias FIGURA 42-1 Organización del centro respiratorio.

Grupo respiratorio dorsal

· El Grupo respiratorio dorsal regula principalmente la inspiración y establece la frecuencia inspiratoria. v Recibe información de los quimiorreceptores periféricos por medio del nervio glosofaríngeo y el vago y de los mecanorreceptores del pulmón por el nervio vago. Envía la respuesta motora al diafragma a través del nervio frénico. v El diafragma se mantiene en situación de reposo, y recibe un tren de potenciales de acción dando lugar a su contracción y luego vuelve al reposo.

Grupo respiratorio ventral

· El Grupo respiratorio ventral regula principalmente la espiración. v La expiración normalmente es un proceso pasivo por lo que las neuronas de este centro están normalmente inactivas. v Sin embargo, en ciertas situaciones, como es durante el ejercicio, la espiración se vuelve un proceso activo por lo que las neuronas de este centro se activan.

Control cortical de la respiración

@ Healthwise, Incorporated · La corteza cerebral puede controlar de forma temporal a los centros del tronco encefálico. v Hiperventilación: de forma voluntaria podemos aumentar la frecuencia y el volumen respiratorio. Una consecuencia de la hiperventilación es la disminución de la Paco que hace que aumente el pH arterial. Esto puede generar pérdida de la consciencia y el individuo recuperará un patrón de respiración normal. v Hipoventilación: También se puede contener la respiración de forma voluntaria (apnea), aunque el aumento de la Paco2 y la disminución de la PaO2 estimularán la recuperación de la ventilación normal.

Mecanismos de control nervioso

· El control nervioso se basa en la presencia de mecanorreceptores en pulmones y vías respiratorias (receptores de estiramiento), articulaciones y músculos, que recogen información y la transmiten a los centros respiratorios. · Cuando aumenta la concentración de CO2 en sangre o cuando aumenta la concentración de iones hidrógeno en sangre, se estimulan los quimiorreceptores en los cuerpos carotídeo y aórtico, y la velocidad de la respiración aumenta para eliminar el exceso de CO2.