Profesora: María Paz Araya C.
ANATOMÍA Y FISIOLOGÍA FISIOLOGÍ A DEL APARATO APARATO RESPIRA RESPIR ATORIO. INTRODUCCIÓN En los procesos metabólicos, todas las células del cuerpo consumen oxígeno en el proceso proceso de oxidac oxidación ión,, para para obtener obtener energía energía y libera liberarr dióxid dióxido o de carbono, carbono, que debe ser eliminado. El sistema respiratorio abastece a las estructuras encargadas de incorporar oxígeno a la sangre y retirar y expulsar al exterior el dióxido de carbono. Entendemos por respiración a todo el proceso de intercambio de gases. Consta de tres grandes fases: •Ventilación Ventilación pl!"na# : inspiración o entrada de aire a los pulmones y espiración o expulsión del aire de los pulmones. •Re$pi#ación e%te#na: intercambio de gases entre los pulmones y la sangre. •Re$pi#ación inte#na &o tisular, tisular, o celular): intercambio intercambio de gases entre las células células de los teidos y la sangre.
Ó#'an"$ #e$pi#at"#i"$. El !istema respiratorio consta de las siguientes partes: •Apa#at" constititui uido do por por nari nari", ", fari faring nge e y estr estruc uctu turas ras Apa#at" #e$pi#at"# #e$pi#at"#i" i" $pe#i"# $pe#i"# : const accesorias. •Apa#at" constititu tuid ido o por por lari laring nge, e, tr#q tr#que uea, a, bronq bronqui uios os y Apa#at" #e$pi#at"# #e$pi#at"#i" i" in(e#i"# in(e#i"# : cons pulmones. E$t#ct#a$ )el apa#at" #e$pi#at"#i".
Na#i*+ $iene una porción externa y una porción interna, entre los %uesos de la cara. &a porción externa est# di'idida en dos orificios nasales. &a interna es una gran ca'idad, ca'idad, di'idida di'idida en dos partes y situada situada sobre la boca. !e !e une a la faringe por dos orificios denominados coanas. &a nari" es la encarga encargada da de calent calentar ar,, %umidif %umidificar icar y filtra filtrarr el aire. aire. (dem#s (dem#s,, recibe recibe los estímulos olfatorios, y modifica los sonidos que emitimos.
Fi'. , osas *asales
Fa#in'e: $ubo con forma de embudo, de unos trece centímetros y que se extiende desde la nari" %asta el cartílago cricoides, que es la parte superior de la laringe. laringe. $iene $iene tres partes. partes. +or un lado est# la "ona situada situada tras la nari nari", ", %ast %asta a dond donde e lleg llegan an los los orif orific icio ioss de la trom trompa pa de Eust Eustaq aqui uio o y denominado nasofaringe. na "ona media, situada tras la ca'idad bucal, con la que se comunica comunica y denominada denominada orofaringe. orofaringe. Esta Esta "ona es com-n al respiratorio y al digesti'o. &a porción inferior es la %ipofaringe, que se comunica con la laringe. La#in'e+ es un corto pasae que comunica la faringe con la tr#quea. Est# formado formado por nue'e pie"as de cartílago. cartílago. Entre Entre ellas destacan destacan el cartílago cartílago tiroides, tiroides, que constituye constituye la nue" de (d#n y la epiglotis, epiglotis, que funciona funciona como una trampilla, trampilla, de forma forma que cuando comemos, comemos, la epiglotis epiglotis se ele'a y dea
Profesora: María Paz Araya C.
baar la comida, e'itando que pase a la glotis y por lo tanto a las 'ías respiratorias. En la laringe se encuentran también las cuerdas 'ocales.
T#-ea+ conducto de alrededor de doce centímetros de largo y dos centímetros y medio de di#metro. !e encuentra por delante del esófago y 'a desde la laringe %asta una "ona, situada aproximadamente a la altura de la quinta 'értebra dorsal, donde se di'ide en dos bronquios primarios o principales. +osee entre quince y 'einte anillos de cartílago incompletos, que e'itan que se colapse o cierre cuando el aire entre y sale el uego de presiones tendería a cerrar el tubo). /#"ni"$+ la tr#quea se di'ide en dos bronquios, derec%o e i"quierdo y cada uno de los dos se dirigir# %acia un pulmón. (l penetrar en los pulmones, los bronquios se di'iden y forman los bronquios secundarios. Estos se ramifican de nue'o y dan lugar a los bronquios terciarios. &a siguiente di'isión ya dar# lugar a los bronquiolos. &os bronquiolos siguen sufriendo di'isiones sucesi'as. (l final, %abr# un total de /0 di'isiones. 1asta los bronquiolos, el aire no sir'e para respirar, ya que no %ay al'éolos en los que tengan lugar los intercambios. Este espacio de aire supone alrededor de /23 mililitros. L"$ 0#"ni"l"$+ Est#n constituidos por fibras musculares lisas circulares. El di#metro de los bronquiolos es regulado por los ner'ios simp#ticos y parasimp#ticos que producen broncodilatacion y broncocontriccion. Cada bronquiolo al di'idirse origina los conductos al'eolares, los que a su 'e" desembocan en los sacos al'eolares.
Pl!"ne$+ órganos de forma m#s o menos cónica, colocados en la ca'idad tor#cica y separados por el cora"ón y el mediastino. Cada uno de ellos se encuentra recubierto por dos membranas. na externa, unida a la pared tor#cica y denominada pleura parietal. 4 una interna, unida directamente a los pulmones y denominada pleura 'isceral. Entre ambas se encuentra un líquido lubricante, denominado líquido pleural. &os pulmones tienen una forma 'agamente cónica, siendo m#s anc%os por la parte de abao, denominada base, y teniendo una parte superior m#s estrec%a denominada 'értice. Existe una "ona por donde entran y salen los bronquios y 'asos sanguíneos, denominado %ilio. El pulmón derec%o es m#s grande que el i"quierdo, ya que este -ltimo tiene un %ueco que ocupa el cora"ón. !in embargo, el i"quierdo es m#s largo, llega %asta "onas m#s inferiores, ya que el derec%o tiene, debao del diafragma, al %ígado. &os pulmones est#n surcados por fisuras que di'iden al pulmón en lóbulos. El i"quierdo tiene una fisura oblicua que di'ide al pulmón en dos lóbulos, el inferior y el superior. El derec%o posee dos fisuras, que di'iden al pulmón en tres lóbulos, superior, medio e inferior. Es en los pulmones donde los bronquios 'an sufriendo sus sucesi'as di'isiones y estas di'isiones 'an penetrando en subdi'isiones del pulmón, denominados lobulillos. (l final de las di'isiones, dentro de los lobulillos, est#n los sacos al'eolares. Estos tienen en su interior dos o tres al'éolos pulmonares. En los al'éolos, que est#n recubiertos por capilares, es donde llega el aire y se intercambian oxígeno y dióxido de carbono con la sangre.
Profesora: María Paz Araya C.
Fi'. 1 E$e!a )el apa#at" #e$pi#at"#i"
Fi$i"l"'2a )e la #e$pi#ación. +or una parte, debemos anali"ar el proceso de entrada y salida de aire de los pulmones, es decir, la 'entilación pulmonar. 4 por otro, el proceso de intercambio que tiene lugar en los al'éolos pulmonares. Ventilación pl!"na#. Es el proceso para llenar los al'éolos de aire pro'eniente del exterior y posteriormente expulsarlo. Es un uego de presiones. El pulmón tiene una cierta capacidad de distensión, puede aumentar su 'olumen, y de elasticidad, recuperando su 'olumen inicial. &a entrada de aire se denomina inspiración. !e basa en la expansión de los pulmones. !e basa en la contracción de los m-sculos respiratorios, es decir, el diafragma y los m-sculos intercostales. El m#s importante es el diafragma, que cambia su forma con'exa, aplan#ndose. $ambién colaboran los m-sculos intercostales externos, que ele'an las costillas. Con todo ello conseguimos que aumente el 'olumen de los pulmones, empuado por la expansión de la caa tor#cica la pleura 'isceral y parietal est#n pegadas una a la otra gracias a la ele'ada presión a la que se encuentra el líquido pleural). (l aumentar el 'olumen de los pulmones, la presión en su interior baa y el aire penetra. &a expulsión del aire se denomina espiración. &a espiración normal no requiere esfuer"o, no precisa contracción muscular alguna. &as fibras el#sticas del pulmón y el peso de la caa tor#cica %acen que este recupere su 'olumen original. (l disminuir este 'olumen, la presión interior aumenta y el aire es expulsado al exterior. !in embargo, algunos m-sculos, como los intercostales internos y los abdominales, pueden for"ar el proceso de espiración, pro'ocando que los pulmones redu"can su 'olumen m#s deprisa, aumentando la presión a mayor 'elocidad y expuls#ndose el aire con mayor fuer"a y 'elocidad. Es lo que se denomina espiración for"ada. 5ol-menes pulmonares. 6urante el proceso respiratorio normal, en los pulmones entran alrededor de 233ml de aire, los mismos que lógicamente son expulsados en la espiración. Es lo que se denomina 'olumen corriente 5C). 6e esos 233ml, /23ml permanecen en las 'ías externas, es decir, nari" y laringe, y 'ías internas en las que no se intercambia gases, es decir, faringe, tr#quea, bronquios y parte de los bronquiolos, y en esta "ona no se intercambian gases. ( esta "ona se le denomina espacio muerto anatómico E7(). El 'olumen respiratorio por minuto, o 'olumen minuto respiratorio 578), se calcula multiplicando el 'olumen de aire inspirado por el n-mero de inspiraciones
Profesora: María Paz Araya C.
por minuto. 6ado que solemos inspirar alrededor de doce 'eces al minuto, el 578 rondar# los 0333ml9min. +odemos %acer una inspiración m#s profunda e in%alar m#s de esos 233ml, pudiendo alcan"ar un m#ximo de entre 333ml y 233ml m#s de inspiración o in%alación. Este 'olumen se denomina 'olumen de reser'a inspiratorio 58;). +odemos aumentarlo a-n m#s si, antes de inspirar, espiramos todo el aire que podamos de los pulmones. Este aire de m#s espirado ronda los /<33ml y se denomina 'olumen de reser'a espiratorio 58E). $oda'ía después de expulsar todo el aire que podamos de los pulmones, quedar# en los pulmones un cierto 'olumen de aire, que rondar#n los /<33ml, que mantendr# inflados los al'éolos y que se denomina 'olumen residual 58). ( la suma del 'olumen corriente y del 'olumen de reser'a inspiratorio constituye la capacidad inspiratoria C;). !i calculamos, 'eremos que ronda los 033ml. &a suma del 'olumen residual m#s el 'olumen de reser'a respiratorio es la capacidad residual funcional 58), y rondar# los <=33ml. El 'olumen de reser'a inspiratorio, m#s el 'olumen corriente, m#s el 'olumen de reser'a espiratorio constituye la capacidad 'ital C5) y rondar# los =>33ml. &a suma de todos los 'ol-menes es la capacidad pulmonar total C+$) y tendr# un 'alor de alrededor de 0333ml.
Fi$i"l"'2a )e la #e$pi#ación pl!"na#. &a fisiología respiratoria se basa en diferencias de concentración. 4 como %ablamos de gases, de presiones parciales de ? < y C? < de los gases inspirados y sangre. Esto unido a la facilidad de difusión de ambos gases a tra'és de la membrana al'eolar, que es muy fina, concretamente alrededor de /3,2@m. 4 supone una superficie amplia, alrededor de A3m < sumando la de todos los al'éolos. El oxígeno atmosférico llega a los pulmones a una concentración equi'alente a unos /33 B /32mm1g, dependiendo de la altura sobre el ni'el del mar al que nos encontremos, mientras que en la sangre que llega a los pulmones rondar# los =3mm1g. +or lo tanto, las presiones tender#n a igualarse pasando a la sangre oxígeno %asta llegar a esos /33 /32 mm1g de oxígeno. El dióxido de carbono en la sangre est# a unos =2mm1g. En el aire inspirado esa concentración es de unos =3mm1g. +or lo que el intercambio entre ambos es de unos 2mm1g. Como ya indicamos, para que el oxígeno no tenga que ir disuelto en la sangre se une a %emoglobina por eso, adem#s, posee muc%a mayor capacidad de intercambio). &a %emoglobina ser# el encargado de transportarlo.
Fi$i"l"'2a )e la #e$pi#ación ti$la#. En los teidos la situación es in'ersa. El líquido extracelular es pobre en oxígeno, ya que %a sido consumido por las células. Concretamente, rondar# los =3mm1g. +or lo que una buena parte del oxígeno de la sangre pasar# a los teidos, %asta que las presiones parciales se igualen, es decir, la cantidad de oxígeno de la sangre baar# %asta esos =3mm1g. En cambio el dióxido de carbono est# m#s concentrado en el líquido extracelular, debido a la acti'idad metabólica de las células. Estar# a concentraciones próximas a los =2mm1g. +or lo que el dióxido de carbono pasar# del líquido extracelular a la sangre. El dióxido de carbono 'iaa, en parte, unido a la %emoglobina. +ero no es su principal medio de transporte, la %emoglobina prefiere transportar al oxígeno. Concretamente solo el <D del C?< 'iaa unido a la %emoglobina. (lrededor de un AD 'iaar# como gas disuelto. El A3D restante 'iaar# en forma de bicarbonato, gracias a la acción de la an%idrasa carbónica, y siguiendo las siguientes reacciones de equilibrio:
Profesora: María Paz Araya C.
C"nt#"l )e la #e$pi#ación. &a respiración es un proceso que debe estar controlado de forma muy austada y fina. En reposo, consumimos alrededor de <33ml de oxígeno por minuto. 6urante un eercicio intenso, podemos llegar a multiplicar por 3 esa cantidad. +ara ello el cuerpo debe aumentar el ritmo de la 'entilación, la profundidad de la inspiración y de la espiración. El ritmo b#sico est# controlado por el sistema ner'ioso, por #reas situadas en el bulbo raquídeo y la protuberancia. El #rea rítmica bulbar es una "ona que controla el sistema b#sico de respiración, el ritmo en estado de reposo. En el #rea neumot#xica se controla la coordinación entre la inspiración y la espiración. 4 en el #rea apne-tica se controla el proceso de toma de aire. ?tras "onas del cerebro tienen conexiones con estos centros respiratorios y estimulan el aumento del ritmo respiratorio cuando resulta necesario. +or eemplo, cuando el p1 de la sangre baa. na baada del p1 de la sangre supone que %ay aumento de la cantidad de dióxido de carbono, que se transformar# en bicarbonato, reaccionando con el agua y liber#ndose 1. $ambién se acti'a el ritmo cuando baa la cantidad de oxígeno. Existen "onas del cuerpo y del sistema ner'ioso central en la que encontramos receptores químicos que miden las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono de la sangre. El sistema %ormonal también puede actuar sobre el centro respiratorio, aumentado o rebaando el ritmo respiratorio, o 'ariando el calibre de los bronquiolos que comunican con los al'éolos pulmonares, permitiendo o restringiendo el paso de aire a los mismos.
Mec-nica Re$pi#at"#ia ;*!+;8(C;F* es la entrada de aire por las ?!(! *(!(&E! %acia los +&7?*E!. Cuando se produce el descenso del 6iafragma, se origina un 'acío o descenso de presión en la ca'idad tor#cica de modo que al ser menor la presión intraBtor#cica que la atmosférica se produce la entrada del aire o ;*!+;8(C;F*. Esto es fa'orecido por la acción de los m-sculos que lle'an las costillas %acia afuera y %acia arriba, en tanto aumenta el di#metro tor#cico, lo cual facilita la entrada del aire %asta los +ulmones. B E!+;8(C;F* es la salida de aire desde los +&7?*E! %acia las osas *asales. Cuando se produce el ascenso del 6iafragma, la presión intraBtor#cica es mayor que la atmosférica y esto pro'oca la salida del aire o E!+;8(C;F*. El proceso es facilitado por la relaación de los 7-sculos que actuaron fa'oreciendo la ;nspiración.
Fi'. 3 7ec#nica 8espiratoria
Profesora: María Paz Araya C.
. B8espiramos unas /A 'eces por minuto y cada 'e" introducimos en la respiración normal G litro de aire. El n-mero de inspiraciones depende del eercicio, de la edad etc. la capacidad pulmonar de una persona es de cinco litros. ( la cantidad de aire que se pueda reno'ar en una inspiración for"ada se llama capacidad 'italH suele ser de ,2 litros. Cuando el aire llega a los al'éolos, parte del oxígeno que lle'a atra'iesa las finísimas paredes y pasa a los glóbulos roos de la sangre y el dióxido de carbono que traía la sangre pasa al aire, así la sangre 'enenosa se con'ierte en sangre arterial esta operación se denomina 4e!at"$i$.
T#an$p"#te De L"$ Ga$e$ El "%2'en" tomado en los al'éolos pulmonares es lle'ado por los glóbulos roos de la sangre %asta el cora"ón y después distribuido por las arterias a todas las células del cuerpo. El )ió%i)" )e ca#0"n" es recogido en parte por los glóbulos roos y parte por el plasma y transportado por las 'enas ca'as %asta el cora"ón y de allí es lle'ado a los pulmones para ser arroado al exterior.
La Re$pi#ación )e La$ C5lla$ $oman el oxígeno que les lle'a la sangre y9o utili"an para quemar los alimentos que %an absorbido, allí producen la energía que el cuerpo necesita y en especial el calor que mantiene la temperatura del cuerpo %umano a unos AIC.
Fi'. 6 8espiración Celular
Profesora: María Paz Araya C.
El inte#ca!0i" )e 'a$e$ en l"$ pl!"ne$ !e reali"a debido a la diferente concentración de gases que %ay entre el exterior y el interior de los al'éolosH por ello, el ? < pasa al interior de los al'éolos y el C?< pasa al espacio muerto conductos respiratorios). ( continuación se produce el intercambio de gases entre el aire al'eolar y la sangre. Cuando la sangre llega a los pulmones tiene un alto contenido en C? < y muy escaso en ?<. El ? < pasa por difusión a tra'és de las paredes al'eolares y capilares a la sangre. (llí es transportada por la %emoglobina, locali"ada en los glóbulos roos, que la lle'ar# %asta las células del cuerpo donde por el mismo proceso de difusión pasar# al interior para su posterior uso. 5er figura 2). El mecanismo de intercambio de C? < es semeante, pero en sentido contrario, pasando el C?< a los al'éolos. 5er figura 0). El C?<, se transporta disuelto en el plasma sanguíneo y también en parte lo transportan los glóbulos roos. T#an$p"#te )e "%i'en" na pequeJa parte del oxígeno que ingresa a la sangre, a tra'és de la membrana al'eolar, se disuel'e en el plasma sanguíneo D), el cual lo transporta %acia las células y teidos, el resto, es decir, la mayor parte de oxigeno KAD), se combina con la %emoglobina. +ara que esta unión se efect-e el oxígeno debe difundir desde el plasma %acia los glóbulos roos formando un compuesto intermedio, la oxi%emoglobina. T#an$p"#te )e )ió%i)" )e ca#0"n" El dióxido de carbono tiene tres mecanismos de transporte en la sangre: Bn 03D se transporta como I"n 0ica#0"nat". Bn 3D se transporta unido a la parte proteica de la %emoglobina Carbamino%emoglobina) BEl restante lo %ace disuelto en el plasma.
Fi'#a 7 Mecani$!" inte#ca!0i" )e O1
)e
Fi'.8 Mecani$!" )e inte#ca!0i" )e CO1
Profesora: María Paz Araya C.
Ga$e$ )e la Re$pi#ación+ C"!p"$ición )el ai#e in$pi#a)" 9 )el e$pi#a)" ?xigeno 6ióxido de *itrógeno 5apor de (rgón carbono agua (ire D 'ariable 3,KD inspirado (ire espirado /0D =D A>D 7uy 3,KD abundante
V"l:!ene$ ;entilat"#i"$ Cada 'e" que una persona respira normalmente est# ingresando una cantidad de aire circulante de alrededor de 233ml. !i consideramos que la frecuencia respiratoria es de /0 'eces por minutos, la 'entilación pulmonar seria de >lt. por minuto. *o todo el aire circulante llega a los al'éolos, ya que cierta cantidad queda re"agado en las 'ías respiratorias, constituyendo los espacios muertos cerca de /23ml). +or lo tanto solo llegara a la superficie de intercambio una cantidad de 23ml 'entilación al'eolar). !in embargo debido a la gran capacidad de expansión del pulmón, después de una inspiración m#xima la cantidad de aire adicional que ingresa a él puede superar los /233ml 33ml. En el %ombre y /K33ml. En mueres), esta cantidad de aire adicional se conoce como 'olumen de reser'a inspiratoria. (ire complementario). Re'lación )e la Re$pi#ación Fi'. < &a respiración es regulada por el centro respiratorio ubicado en el Lulbo 8aquídeo.
