Fisiología Pulmonar: Anatomía y Función del Sistema Respiratorio

Fisiología Pulmonar: Estructura y Función

UNIVERSIDA DE GRAN CA FISIOLOGÍA PULMONAR Pulmón 1UNIVERSIDA DE GRAN CA Esófago Tráquea Pulmón derecho Pulmón izquierdo Estructura Bronquio Mediastino Fi y Función Bronquiolos Corazón Pulmón 2UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA PULMONAR Pulmón 3UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA PULMONAR

" Los objetivos de la respiración son suministrar oxígeno a los tejidos y eliminar el dióxido de carbono. Para alcanzar dichos objetivos, la respiración puede dividirse en cuatro acontecimientos funcionales principales:

• : Ventilación pulmonar, que significa el flujo del aire, de entrada y de salida, entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares
• Difusión del oxígeno y del dióxido de carbono entre los alvéolos y la sangre
• : Transporte del oxígeno y del dióxido de carbono en la sangre y los líquidos corporales a las células y desde ellas

Regulación de la ventilación y de otras facetas de la respiración Pulmón 4UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA PULMONAR The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Gas Exchange Variations Epidermis Epidermis CO2 O2 CO2 O2 02 Papula CO2- Single-Celled Organism Amphibians Blood vessel Echinoderms Trachea O2- CO. CO2 O2 CO O2 CO2 Blood vessel Alveoli O2 Insects Fishes Mammals Pulmón 5UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA Bronchiole Alveoli Amphibian Reptile Mammal Evolution of the Vertebrate Lung Bronchiole Alveoli Pulmón 6UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA PULMONAR CENTRO RESPIRATORIO VIAS NERVIOSAS TORAX VA VENTILACIÓN VIÒ PULMÓN PULMONAR I DL CO2 º2 DIFUSIÓN .O CIRCULACIÓN TRANS- PORTE SANGUÍNEA Hb DIFUSIÓN TEJIDO CO2 02 TEJIDOS

Física de la Difusión de Gases y Presiones Parciales

Pulmón 7UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA PULMONAR FÍSICA DE LA DIFUSIÓN DE GAS Y PRESIONES PARCIALES DE LOS GASES Base molecular de la difusión de gases Todos los gases que intervienen en la fisiología respiratoria son moléculas simples que se mueven libremente unas entre otras, un proceso que recibe el nombre de difusión. Esto también es cierto respecto a los gases disueltos en los líquidos y los tejidos corporales. Difusión a través de una membrana permeable Pulmón 8UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA PULMONAR 0 FÍSICA DE LA DIFUSIÓN DE GAS Y PRESIONES PARCIALES DE LOS GASES

• Difusión neta de un gas. Gradiente de concentración. Si un gas situado en una cámara o en solución tiene una concentración elevada en un extremo de la cámara y una concentración baja en el otro extremo, se produce una difusión neta del gas desde la zona de concentración alta hacia la de concentración baja.

Difusión a través de una membrana permeable

Interfase Hematogaseosa y Difusión

Superficie de Difusión en Alvéolos

Pulmón 9UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA INTERFASE HEMATOGASEOSA: Esta gran superficie que se encuentra para la difusión dentro del limitado espacio de la cavidad torácica se logra envolviendo los pequeños vasos sanguíneos (capilares) alrededor de un enorme número de pequeños sacos aéreos denominados alvéolos. En el pulmón humano existen cerca de 300 millones de alvéolos, con un diámetro de alrededor de 0,33 mm cada uno. Capillary Alv Alv Sac AD Pulmón 10UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA INTERFASE HEMATOGASEOSA: Si fueran esferas, su superficie total sería de 85 m2, pero su volumen llegaría apenas a 4 L. Por el contrario, una única esfera de este volumen tendría una superficie interna de sólo 0,01 m2 . El pulmón genera, por consiguiente. esta gran área de difusión dividiéndose en millones de unidades. Air flow Alveolar type I cell Air flow Alveolar type Il cell Alveolar type Il cell Alveoli Alveoli Capillary endothelium RBCs Capillary Alveoli Capillary Alveolar macrophage Alveolar type I cell Air flow Pulmón 11UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA INTERFASE HEMATOGASEOSA: Si fueran esferas, su superficie total sería de 85 m2, pero su volumen llegaría apenas a 4 L. Por el contrario, una única esfera de este volumen tendría una superficie interna de sólo 0,01 m2 . El pulmón genera, por consiguiente. esta gran área de difusión dividiéndose en millones de unidades.

Ley de Fick y Difusión de Gases

Pulmón 12UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA INTERFASE HEMATOGASEOSA

• El oxígeno y el dióxido de carbono se movilizan entre el aire y la sangre por difusión simple, es decir, desde un área de alta presión parcial hacia otra de baja presión parcial, de la misma manera que el agua corre colina abajo. La ley de difusión de Fick establece que la cantidad de gas que se mueve a través de una lámina de tejido es directamente proporcional a la superficie de la lámina e inversamente proporcional a su espesor. La barrera hematogaseosa es extremadamente delgada y tiene una gran superficie que varía según el tamaño del animal, de manera que está bien adaptada a la función de intercambio gaseoso Difusión de sustancias a través de una membrana M = C1- C2 x AxD X C1 C2 A M M Masa de sustancia transferida de 1 a 2 C1 y C2 Concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana 1 × X A Area X Espesor de la membrana D Coeficiente de difusión Fig. 33-10. Ilustración gráfica de la ley de Fick de la difusión.

Pulmón 13UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA INTERFASE HEMATOGASEOSA

• El oxígeno y el dióxido de carbono se movilizan entre el aire y la sangre por difusión simple, es decir, desde un área de alta presión parcial hacia otra de baja presión parcial, de la misma manera que el agua corre colina abajo. La ley de difusión de Fick establece que la cantidad de gas que se mueve a través de una lámina de tejido es directamente proporcional a la superficie de la lámina e inversamente proporcional a su espesor. La barrera hematogaseosa es extremadamente delgada y tiene una gran superficie que varía según el tamaño del animal, de manera que está bien adaptada a la función de intercambio gaseoso Ley de Fick JA= DAB dcA = flujo, moles dx área . tiempo m2 DAB = difusividad de A en mezcla A - B, S CA = concentración de A, moles volumen x = distancia El coeficiente de difusión en la membrana, Dm, representa el grado de resistencia que ofrece la membrana al paso del soluto. Es específico

Pulmón 14UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA PULMONAR Alveolus Alveolus Interstitial space Capillaries Lymphatic vessel Alveolus Vein Artery Perivascular interstitial space 1001 Alveolus Pulmón 15UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA Wellcome Images Pulmón 16UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA A A A Pulmon 17UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA PA C A A A

Vías Aéreas y Flujo Aéreo

Estructura de las Vías Aéreas

Pulmon 18UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA 0 VÍAS AÉREAS Y FLUJO AÉREO " Las vías aéreas consisten en una serie de tubos ramificados que se vuelven más estrechos, más cortos y más numerosos a medida que penetran más profundamente dentro del pulmón. La tráquea se divide en los bronquios principales derecho e izquierdo, que a su vez se dividen en bronquios lobulares y luego en segmentarios. Este proceso continúa hasta alcanzar los bronquiolos terminales, que representan las vías aéreas de menor calibre con excepción de los alvéolos. alamy Trachea Pleura a a a Secondary Bronchi a A Primary Bronchi a alamu alamy a alamy Tertiary Bronchi a a Left Lung Right Lung alanını alamı Pulmón 19UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA 0 VÍAS AÉREAS Y FLUJO AÉREO " Las vías aéreas consisten en una serie de tubos ramificados que se vuelven más estrechos, más cortos y más numerosos a medida que penetran más profundamente dentro del pulmón. La tráquea se divide en los bronquios principales derecho e izquierdo, que a su vez se dividen en bronquios lobulares y luego en segmentarios. Este proceso continúa hasta alcanzar los bronquiolos terminales, que representan las vías aéreas de menor calibre con excepción de los alvéolos.

1. -9 Tráquea y bronquios Capa mucosa superficial Célula caliciforme Célula cilindrica ciliada Célula en cepillo Célula de membrana basal
2. - 14 Bronquiolo Capa mucosa superficial Célula en cepillo Célula cilíndrica columnar
3. - 18 Bronquiolo respiratorio Capa mucosa superficial Célula cúbica ciliada Célula clara
4. -23 Alvéolos Tensioactivo (surfactante) Granulocito alveolar (célula tipo i) Macrofago alveolar Célula epitelial alveolar (tipo i) túnica fibrocartilaginosa túnica fibromuscular mucosa y submucosa luz

Vías Aéreas de Conducción y Espacio Muerto Anatómico

Pulmón 20UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA 0 VÍAS AÉREAS Y FLUJO AÉREO " Todos estos bronquios constituyen las vías aéreas de conducción. Su función es la de conducir el aire inspirado hacia las regiones de intercambio gaseoso del pulmón. Como las vías aéreas de conducción no contienen alvéolos y, por lo tanto, no toman parte en el intercambio gaseoso, constituyen el espacio muerto anatómico. Bron quio principal Bronquio secundario Bronquio terciario Alvéolos magnifica dos Bronquiolo Bron quiolo terminal Alvéolos ADAM. Pulmón 21UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA 0 VÍAS AÉREAS Y FLUJO AÉREO " Todos estos bronquios constituyen las vías aéreas de conducción. Su función es la de conducir el aire inspirado hacia las regiones de intercambio gaseoso del pulmón. Como las vías aéreas de conducción no contienen alvéolos y, por lo tanto, no toman parte en el intercambio gaseoso, constituyen el espacio muerto anatómico. ESPACIO MUERTO ANATOMICO ZONA DE INTERCAMBIO

Espacio Muerto Alveolar y Fisiológico

Pulmón 22UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA 0 VÍAS AÉREAS Y FLUJO AÉREO " Todos estos bronquios constituyen las vías aéreas de conducción. Su función es la de conducir el aire inspirado hacia las regiones de intercambio gaseoso del pulmón. Como las vías aéreas de conducción no contienen alvéolos y, por lo tanto, no toman parte en el intercambio gaseoso, constituyen el espacio muerto anatómico. Espacio muerto alveolar: alvéolos ventilados pero no irrigados o perfundidos. Volumen de aire que entra a alvéolos bien ventilados pero poco o nada perfundidos (VA/Q altas). El aire en éstos alveólos NO participa en el intercambio de gases. Espacio muerto fisiológico = Vp anatómico + Vp alveolar VD fisiológico= VD anatómico ( en personas normales) A VD anató- mico B VD alveolar Dra. Adriana Suárez Urhan MSc. Profesora Asociada Pulmon 23