Fisiología Humana: Aparato respiratorio y mecánica respiratoria

Fisiología Humana: Aparato Respiratorio I

2023/24

Mecánica respiratoria

79

1

Dra. Ester Gloria Saavedra Díaz

Funciones del Aparato Respiratorio

1. Intercambio de gases entre la atmosfera y la sangre-> 02/CO2
2. Regulación del pH del cuerpo-> retención o excreción selectiva de CO2
3. Protección contra patógenos y sustancias irritantes-> mediante mecanismos de defensa

AIRE

02

02

0

HbO

CO2

CO2

HbO

Hb

02

CO2

CO2

CO2 CO2

Hb,

CO2

Hb

CO2

02

CO2

Definición breve: sistema encargado del intercambio de gases, permitiendo la entrada de O2 al cuerpo y la eliminación del CO2

ARITENOIDES

2

CUERDAS VERDADERAS

CUERDAS FALSAS

1

2

EPIGLOTIS

12

HbO

1. Vocalización-> aire a través de las cuerdas vocales

Procesos del Aparato Respiratorio

1. Intercambio de aire entre la atmosfera y los pulmones-> Ventilación o respiración mediante inspiración y espiración.
2. El intercambio de O2 y CO2 entre los pulmones y la sangre.
3. Transporte de O2 y CO2 por la sangre.
4. El intercambio de gases entre la sangre y las células.

Respiración Externa y Celular

- Cells in tissues throughout body

Blood vessel

CO2 O2

O2

CO2

Mitochondria

Cell

ATP

= Oxygenated blood

ATP

Respiración celular

El aparato respiratorio y el aparato cardiovascular se coordinan para transferir O2 y CO2 entre la atmósfera y las células.

Intercambio I: Atmósfera a pulmones (ventilación)

CO2

O2

Vías aéreas

Alvéolos pulmonares

CO2 O2

Intercambio II: Pulmones a sangre

+02

Transporte de gases en la sangre

Circulación pulmonar

Circulación sistémica

Intercambio III: Sangre a células

CO2

02

Células

Respiración celular

Nutrientes

ATP

3

= Deoxygenated blood

Realizada por las mitocondrias

CO2

02

CO2

Anatomía del Aparato Respiratorio

Vías Aéreas Superiores e Inferiores

Vías aéreas superiores

• Boca
• Cavidad nasal
• Faringe
• Laringe

> Vías aéreas inferiores

• Tráquea
• Bronquios encerrados en el tórax
• Pulmones

Huesos y músculos:

• Columna y parrilla costal.
• Diafragma, músculos intercostales, esternocleidomastoideos, escalenos.

Faringe

Vértice

Cavidad nasal

Aparato respiratorio superior

Cuerdas vocales

Lengua

Esófago

Laringe

Lóbulo superior

Lóbulo superior

Aparato respiratorio inferior

Lóbulo medio

Lóbulo inferior

Lóbulo inferior

Base

Escotadura cardíaca

Bronquio derecho

Diafragma

Bronquio izquierdo

Esófago

Aorta

Membranas pleurales

Esternocleido- mastoideos

Escalenos

Pulmón derecho

Pulmón izquierdo

Corazón

Diafragma

Músculos abdominales

Músculos inspiratorios

Músculos espiratorios

Cavidad pleural derecha*

Cavidad pericárdica*

Cavidad pleural izquierda*

4

*Nota: la cavidad pericardica y las dos cavidades pleurales están llenas de pequeñas cantidades de líquido.

Intercostales externos

Intercostales externos

Tráquea

Pulmón derecho

Pulmón izquierdo

Anatomía del Aparato Respiratorio: Pulmones

• Tejido claro y esponjoso ocupado por aire
• En el interior de la caja toráxica (huesos y músculo)
• Rodeados por el saco pleural (2 membranas pleurales = pleuras) > tej elástico + capilares.

> Espacio o cavidad pleural: liq pleural (25-30 mL)

• Reduce la fricción entre las membranas.
• Mantiene a los pulmones comprimidos contra la pared torácica.
• En la base-> Diafragma

a

a

a

Rib

Pleura Parietal

0

Intercostal vein

0

Pleura Visceral

a

• Intercostal artery
• Intercostal nerve

Innermost intercostal muscle Internal intercostal muscle External intercostal muscle

Collateral branches

Visceral pleura

Parietal pleura

Endothoracic fascia

Espacio Pleural

• Lung

Cavidad Pleural

@ 2020 Jessica Angelini

5

Pulmón Derecho

Pleural cavity

Anatomía del Aparato Respiratorio: Vías Aéreas

Contiene las cuerdas vocales

Ruta del aire-> nariz y boca-> faringe-> laringe> tráquea-> bronquios-> bronquiolos-> alveolos.

Faringe

Vía de paso común de alimentos, líq y aire

Cavidad nasal

Nasofaringe

Cavidad oral

Orofaringe

Hipofaringe

Hioides

Laringe

Esófago

Tráquea

Q Turoso Winslow LL

• Bronquios-> 1 para cada pulmón, se ramifican cada vez + hacia el pulmón y se hacen + delgados > Bronquiolos
• Alveolos: recubiertos de capilares para el intercambio y difusión de gases.

Ramificaciones de las Vías Aéreas

Nombre del sistema

Nombre

División

Diámetro (mm)

¿Cuántos son?

Área transversal (cm2)

Sistema de conducción

Tráquea

0

15-22

1

2,5

Bronquios primarios

1

10-15

2

Bronquios más pequeños

2

4

3

4

1-10

5

6-11

1 × 104

Bronquiolos

12-23

0,5-1

2 × 104

1

8 × 107

100

5 × 103

Superficie de intercambio

Bronquíolos respiratorios

Alvéolos

24

0,3

3-6 × 108

> 1 × 106

6

• Tráquea-> Semiflexible con 15-20 anillos cartilaginosos (= bronquios)

Vías Aéreas: Acondicionamiento del Aire

Acondicionan el aire:

Calentamiento: La sangre que circula en los vasos sanguíneos de la mucosa nasal calienta el aire frío antes de que llegue a los pulmones.

Humidificación: La mucosa nasal y las glándulas secretan moco, que humedece el aire para evitar que reseque las vías respiratorias.

Filtración: Los pelos de la nariz y la mucosa atrapan partículas de polvo, bacterias y otros contaminantes. Las cél ciliadas de la tráquea y bronquios empujan las impurezas hacia la faringe para ser expulsadas o tragadas.

(a) Células epiteliales que revisten las vías aéreas y las glándulas submucosas secretan solución salina y moco.

(b) Los cilios mueven la capa de moco hacia la faringe, eliminando patógenos y partículas atrapados.

Partícula de polvo

La capa de moco atrapa las partículas inhaladas.

Epitelio ciliado

La capa de solución salina acuosa permite que los cilios empujen el moco hacia la faringe

Cilios

Célula caliciforme secretora de moco.

0

Movimiento del moco

Núcleo de célula epitelial cilíndrica

1

Capa de moco

Luz de la vía aérea

Glándula submucosa

Membrana basal

HUMEDAD

CALOR

HUMEDAD

v Protege los pulmones de agentes dañinos.

V

Evita la irritación por aire seco o frío.

v Facilita el intercambio de gases en los alvéolos.

7

Anatomía del Aparato Respiratorio: Alveolos

• En el extremo de los bronquiolos terminales.
• Forman el vol. del tej pulmonar.
• Cada pulmón: aprox 300 millones de alveolos.

. Principal función-> intercambio de gases entre el aire y la sangre.

Laringe

Bronquíolo

Rama de la arteria pulmonar

Arteria, nervio y vena bronquial

Músculo liso

La tráquea se ramifica en dos bronquios primarios.

Tráquea

Bronquio primario izquierdo

Lechos capilares

Vaso linfático

Rama de la vena pulmonar

Fibras elásticas

Alvéolos

El bronquio primario se divide 22 veces más y termina en un grupo de alvéolos.

Bronquio secundario

Bronquíolo

Alvéolos

Type I cell (epithelial cell in alveolar wall)

Alveolar air space

Oxygenated blood

CO2

0

Alveolar basement membrane

02

-----

0

Capillary basement membrane

0

Deoxygenated blood

Endothelial cell in capillary wall

Capillary

8

Alveoli

Respiratory membrane

2

Anillos cartilaginosos

Anatomía del Aparato Respiratorio: Células Alveolares

• Una única capa de epitelio con 2 tipos de cél:

• Células alveolares de tipo I-> + grandes y delgadas. 95% de la superficie alveolar. Función: Permiten que los gases difundan a través de ellas> intercambio gaseoso El epitelio alveolar se fusiona con el capilar-> mejorar eficacia
• Células alveolares de tipo II-> + peq. y gruesas. 5%. Función: Sintetizan y secretan surfactante (ayuda a la expansión de los pulmones durante la respiración, \T superficial).

Capilar

Fibras elásticas

Epitelio alveolar

Núcleo de célula endotelial

fosfolípidos y prot.

Las paredes alveolares no contienen músculo. Muchas fibras de elastina y colágeno crean un retroceso elástico.

Célula alveolar tipo I para intercambio de gases

• Capilar

Endotelio

Plasma

Célula endotelial del capilar

0,1- 1,5.

μ.m

Espacio de aire alveolar

• Alvéolo

Surfactante

Membranas basales fusionadas

Líquido intersticial limitado

Macrófago alveolar que ingiere sustancias extrañas

La flecha azul representa el intercambio de gases entre el espacio de aire alveolar y el plasma

Célula alveolar tipo II que sintetiza surfactante

Rodeados por una red extensa de capilares (80-90% del espacio entre alveolos).

Glóbulo rojo

9

Anatomía del Aparato Respiratorio: Membrana Alveolocapilar

• Membrana alveolocapilar > estructura delgada y permeable que separa los alvéolos pulmonares de los capilares pulmonares-> difusión

3 capas: Epitelio alveolar - Membrana basal compartida - Endotelio capilar

(b) Las células forman una barrera de difusión entre el pulmón y la sangre

Surfactante

Epitelio alveolar

O2 CO2

• Espacio de aire alveolar

Alvéolos

Membranas basales fusionadas

-0,1-1,5 um

Núcleo de célula endotelial

O2

CO2

Capilares

Plasma

• Luz del capilar

Glóbulo rojo

10

Anatomía del Aparato Respiratorio: Conexión de Vías Aéreas

Capillary

Type I cell

Type II cell

• Alveolar pore

Capillaries

Capillaries

Capillary endothelium

O

O

O

O

O

O

Capillary

Alveolar macrophage

(c)

(d)

Alveolar epithelium

Fused basement membrane

Alveolar air space

Respiratory membrane (0.2 Hm)

Vein

Artery

O

O

Las vías aéreas conectan los pulmones con el medio ambiente externo

• Vena cava-> VEN der.> tronco pulmonar-> arterias pulmonares-> pulmones-> venas pulmonares-> AUR izq.
• Volumen sanguíneo en los pulmones:

• Aproximadamente 0.5 L (10%) del vol sanguíneo total está presente en los pulmones en cualquier momento.
• 75 ml se encuentran en los capilares pulmonares, donde se produce el intercambio de gases.

• El flujo sanguíneo a través de los pulmones es = al flujo sanguíneo en el resto del cuerpo, (aprox 5 L/min)
• La P sanguínea en los pulmones es mucho < que la de la circulación sistémica-> 28/8 mm Hg (frente a la sistémica= 120/80 mm Hg)> porque los pulmones tienen una resistencia vascular \ debido a la \ longitud de los vasos sanguíneos.

120/80, media = 93

25/8, media = 14

Arterias

Arterias

Circulación sistémica

Circulación pulmonar

30

12

Aurícula der

Auriciala

Ventrículo der

Ventriculo

10

Presión vascular en las circulaciones sistémica y pulmonar (mm Hg)

Venas

Venas

iBarra encima de los valores = media)

12

Leyes de los Gases: Ley de Boyle

Ley de Boyle-> La P de un gas es inversamente proporcional a su vol, si la tª es constante:

Pix Vi = Pf X Vf

Durante la inspiración, el vol torácico 1, lo que \ la P intrapulmonar y permite que el aire entre a los pulmones.

Durante la espiracion, el vol torácico , la P 1 > expulsando el aire.

Ley de Boyle en la Respiración

La presión aumenta cuando el volumen disminuye

VOLUME

PRESSURE

PS

BAR

VOLUME INCREASES

VOLUME

PRESSURE

PSI

BAR

VOLUME DECREASES

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