Universidad Privada Antenor Orrego FACULTAD DE MEDICINA HUMANA
Fisiología Respiratoria Dr. Edgar Yan Quiroz Médico Cirujano Docente del Curso de Morfofisiología II
Trujillo – Perú 2007
Fisiología de la respiración CO2
La respiración consiste en el intercambio de gases (O2, O2! entre las c"lulas # la atmós$era.
O2
Intercambio I: De la atmósfera al pulmón
Vía aérea Alvéolo de Los pulmones
CO2 O2 Intercambio II: Del pulmón a la sangre
O2
CO2 Circulación pulmonar
Transporte de gases en la sangre
%uede di&idirse en' • Eterna' )ntercambio de
Circulación sisémica
Corazón
gases (O2*O2! a ni&el pulmonar • )nterna' +espiración celular
CO2 CO2
O2 O2
Intercambio III: De la sangre a las células
!espiración célular
ATP ATP
Células
Nutrientes
La respiración # sus órganos participan adems en otras $unciones'
• +egulación del e-uilibrio cido*base • +egulación de la temperatura corporal • Ecreción de compuestos (por eemplo,
cuerpos cetónicos, metano, alco/ol, etc! • 0cti&idad /ormonal' angiotensina.
1alores en reposo
• Frecuencia respiratoria' 234 respiraciones
minuto • 1olumen' 455 cc aire inspirado*espirado en cada
ciclo • 637 L*min 8 245 mL 52 # 255 mL O2
%ropiedades de los gases
• 0ire es una mezcla mezcla de gases, cada cada uno di$unde di$unde
independientemente • omposición del aire seco' • Oígeno
27.97:
• O2
5.5;:
• <
=7.56:
• Otros
5.92:
• >ases son compresibles # epandibles, $luo ↓ cuando ↑
resistencia • >ases di$unden por di$erencia de presiones
Propiedades de los gases • ?olubilidad de un gas depende' • %resión parcial del gas'
%roducto de la presión total $racción del gas, (5.2 =65mm@g 8 65mm@g! • Aemperatura • ?olubilidad en un sol&ente particular • 0gua' sol&ente uni&ersal • O en agua' 5. m moles*L (pobre! 2
• O en agua' B.5 m moles*L (buena! B5 &eces 2
ma#or.
0parato +espiratorio' 0natomía structura de los pulmones " ca#idad tor$cica l Aparato !espiratorio
Las &ías a"reas' onducción del aire desde el eterior al al&eolo • Filtrar, calentar C /umedecer el aire •
Bronquios su inerva!i"n
• %aredes
de bron-uios # bron-uiolos iner&ados por ?<0.
• +eceptores adrenergicos 2 #
receptores muscarínicos • )ner&ación no colin"rgica
no adren"rgica, 1)% %otomicrograf&a de un bron'uiolo ()**+,- Obsér#ese la presencia de m.sculo liso " la ausencia de cart&lago en su pared"
Dinmica De La 1entilación
• La $inalidad de los mo&imientos
respiratorios es incrementar el $luo a"reo en los pulmones. • El principal msculo inspiratorio
es el dia$ragma, siguiendo los intercostales eternos, pectorales # EG. Los msculos espiratorios son' intercostales internos # rectos abdominales • La espiración normal es resultado
de la elasticidad pulmonar
Dinmica De La 1entilación
AUMENTO DE LA CAVIDAD TORACICA Intercostales externos Diafragma
DISMINUCION DE LA CAVIDAD TORACICA Intercostales internos
1olmenes # capacidades pulmonares
• El espacio en la &ías de conducción ocupado por el gas -ue no
participa en el intercambio se denomina' Espacio muerto (apro. es 8 al peso corporal en libras!
E#P$RO%E&R$A' vol()enes de aire que se )ovilizan en la respira!i"n
CRF
VR (CPT)
CI
VRE VRI
(VT) (CV)
*ol()enes !apa!idades pul)onares
Campana Inspiración
Espiración
Aire Volumen $L% A#ua Tiempo Cuando el su&eo in'ala( el aire se movili)a 'acia el inerior de los pulmones" El volumen de la campana disminu*e * el +olí#ra,o su+e en el ra)ado"
*entila!i"n pul)onar
• 1olumen minuto' F 1, H
' 255 L *min! • Aiempo inspiratorio (Ai!'
duración en segundos desde el inicio al $inal del &olumen inspiratorio.
• Aiempo espiratorio (Ae!' duración en segundos
desde el $inal del $luo inspiratorio /asta el inicio del ciclo siguiente.
Rela!i"n ventila!i"n + per,usi"n
• La &entilación pulmonar ( 1 ! # la cantidad de sangre -ue
recibe el pulmón (per$usión, Q! guardan una correlación, -ue se rompe en un punto' JG+0L 1E
Aensión ?uper$icial
uando el agua $orma una super$icie con el aire, las mol"culas de la super$icie del agua tienen una atracción suplementaria entre sí La super$icie del agua siempre trata de contraerse (eemplo' gotas de llu&ia!
Aensión ?uper$icial' ?ur$actante pulmonar Aiende a reducir la tensión super$icial, se $orma en las c"lulas epiteliales tipo )) # uno de sus componentes importantes es la dipalmitoil $os$atidilcolina (D%%!.
aa la tensión super$icial en los al&"olos, /aciendo -ue el pulmón sea ms distensible. Fa&orece la estabilidad de los al&"olos. ontribu#e a mantener secos los al&"olos. La p"rdida de sur$actante ocasionaría pulmones rígidos, reas de atelectasia # al&"olos ocupados con trasdado.
Intercambio gaseoso en los plmones
-ron.uiolo Areriola !ed capilar so+re la pulmonar super,icie del alvéolo Flu&o san#uíneo Areria pulmonar Vena pulmonar
Conduco alveolar Alvéolo Flu&o san#uíneo
/aco alveolar Vénula pulmonar
)ntercambio gaseoso en los pulmones
)ntercambio gaseoso en los pulmones
/ur,acane pulmonar
O2
Epielio alveolar Mem+ranas +asales ,usionadas N5cleo de Célula endoelial
4lasma
Espacio alveolar
0"1 2 1"3 um
O2 !IT!OCITO
Lumen capilar
>ases' Di$usión
Le! "e #ic$% HLa celeridad del traslado de un gas a tra&"s de una membrana de teido es directamente proporcional a la super$icie del teido # a la di$erencia de presión parcial del gas entre los dos lados, e in&ersamente proporcional al espesor de la membranaI. Fig. Difusión a través de una lámina de tejido. A: área superfcial, D: constate de diusión T: espesor M.W. : peso molecular.
)ntercambio gaseoso en los pulmones # sist"mico' O2
Aire seco 8 :;0 mmH# 467 8 1;0 mmH#
Alvéolo 467 8 109 mm H# O2
/angre arterial
/angre #enosa
467 8 109 mmH#
467 8 90 mm H#
A!T!IA P13ONA!
Transporte CO2 HC6<= 8 :0> H+=C67 8 7<> C67 disuelo 8 :>
Circulación pulmonar
4NA P13ONA!
Transporte O2 H+=67 8 ? @> 67 disuelo 8 B 7>
Circulación sisémica
/angre arterial
/angre #enosa 467 8 90 mm H#
Te0idos
467 8 @3 mmH# O2 467 8 90 mm H#
)ntercambio gaseoso en los pulmones # sist"mico' O2
Aire espirado 467 8 11;"0 mmH# 4C67 8 <7"0 mmH# Transporte CO2 HC6<= 8 :0> H+=C67 8 7<> C67 disuelo 8 :>
Alvéolo 4C67 8 90 mm H#
CO2
/angre arterial
/angre #enosa 4C67 8 93 mm H#
A!T!IA P13ONA!
Aire seco 8 :;0 mmH# 4C67 8 0"< mmH#
4C67 8 90 mmH#
CO2
Circulación pulmonar
/angre #enosa
4NA P13ONA!
Transporte O2 H+=67 8 ? @> 67 disuelo 8 B 7>
4C67 8 93 mm H#
Circulación sisémica
/angre arterial 4C67 8 90 mmH#
CO2
Te0idos
4C67 ? 93 mm H#
)ntercambio gaseoso en los pulmones # sist"mico
Aire espirado 467 8 11;"0 mmH# 4C67 8 <7"0 mmH# Transporte CO2 HC6<= 8 :0> H+=C67 8 7<> C67 disuelo 8 :>
Alvéolo 467 8 109 mm H# 4C67 8 90 mm H# O2 CO2
/angre arterial
/angre #enosa 467 8 90 mm H# 4C67 8 93 mm H#
A!T!IA P13ONA!
467 8 109 mmH# 4C67 8 90 mmH#
Circulación pulmonar
4NA P13ONA!
/angre #enosa
Transporte O2 H+=67 8 ? @> 67 disuelo 8 B 7>
467 8 90 mm H# 4C67 8 93 mm H#
Circulación sisémica
CO2
Te0idos
Aire seco 8 :;0 mmH# 467 8 1;0 mmH# 4C67 8 0"< mmH#
/angre arterial
O2
467 8 @3 mmH# 4C67 8 90 mmH# 467 8 90 mm H#
)ntercambio gaseoso en los pulmones
)ntercambio gaseoso en los pulmones
Aransporte de gases en la sangre /angre arterial disuelo en plasma
ERITROCITO
Alveólo
Transpore a las células Célula
disuelo en plasma
Usada en la respiración celular
Aransporte de gases en la sangre /an#re venosa CO2 disuelto (+5, !espiración celular en e&idos peri,éricos
AC
6CO78 en plasma (+95, ERITROCITO
Transpore a los pulmones
CO2 disuelto
CO2 disuelto
6CO78 en plasma
CO2
AC
Alveolo
Factores -ue modi$ican el transporte de O2 por la @b
Aransporte de Oígeno' +esumen Mules pueden modi$icarseN CONTNIDO TOTA D O2 A!T!IA
O&geno disuelto en plasma (PO2 en plasma,
O&geno ligado a la 6b
Ayuda a determinar
esta influenciado por
Composición del aire inspirado
Venilación alveolar
Di,usión de oí#eno enre el alvéolo * la san#re
Adecuada per,usión del alvéolo
> de /auración de H+
N5mero oal de siios li#ados
afectado por Frecuencia * pro,undidad de la respiración
!esisencia a la vía aérea
Compliance pulmonar
rea de super,icie
Espesor de la mem+rana
Disancia de di,usión
Canidad de Lí.uido inersicial
Temperaura
Conenido de H+ por erirocio
N5mero de erirocios
%atologías pulmonares -ue a$ectan el intercambio gaseoso Pulmón normal 467 normal 467 normal nfisema: Desrucción de alvéolos disminu*e el rea para el inercam+io #aseoso 467 normal o +a&o 467 +a&o nfermedad pulmonar fibrótica: Mem+rana alveolar #ruesa rearda el Inercam+io #aseoso" La pérdida de compliance pulmonar podría disminuir la venilación alveolar 467 normal o +a&o 467 +a&o dema pulmonar: Fluído en el espacio inersicial incremena la disancia de Di,usión" 4C6 7 arerial podría ser normal de+ido a la ala solu+ilidad del C6 7 /uper,icie de inercam+io normal 467 +a&o Incremeno de la disancia de di,usión 467 normal Asma: Incremeno de la resisencia de la vía aérea por lo .ue decrece la venilación de la vía aérea -ron.uiolos consreidos 467 +a&o 46 +a&o
+egulación de la respiración
• +espiración espontnea se produce por descargas rítmicas
de las neuronas motoras -ue iner&an los msculos respiratorios • +eguladas por modi$icaciones de %O2, %O2 # @ P • ontrol
Elementos esenciales del sistema de control respiratorio Controlador central Protuerancia, ulo, otras partes del enc!alo
Entrada
Sensores "uimiorreceptores, receptores pulmonares # otros receptores
Salida
Eectores M$sculos respiratorios
+egulación de la respiración' ontrol central TRONCO ENCE#&LICO %eriodicidad de la inspiración # la espiración es regida por neuronas -ue se encuentran en la protuberancia # el bulbo.
a' Centro respiratorio blbar Que se /alla en la $ormación reticular del bulbo ra-uídeo, por debao del piso de )1 &entrículo. >rupo respiratorio dorsal' responsables del ritmo bsico de la &entilación. >rupo respiratorio &entral' inacti&a durante la respiración tran-uila.
+egulación de la respiración' ontrol central
TRONCO ENCE#&LICO b' Centro apn(stico %rotuberancia in$erior.
c' Centro nemot)xico %rotuberancia superior. %arece HcortarI o in/ibir la inspiración, regulando así el &olumen inspiratorio #, en $orma secundaria, la $recuencia respiratoria.
+egulación de la respiración' ontrol central CORTE*A La respiración se encuentra bao control &oluntario en una medida considerable # la corteza puede pasar por alto la $unción del tronco ence$lico.
OTRAS +ARTES DEL ENCE#ALO ?ístema límbico # el /ipotlamo.
+egulación de la respiración' ?ensores ,UIMIORRECE+TORES +ERI#-RICOS ,imiorreceptor es un órgano receptor -ue responde a algn cambio -ue eperimente la composición -uímica de la sangre o de otro lí-uido -ue lo rodea. ?e /allan localizados en los cuerpos carotídeos, situados en las bi$urcaciones de ambas arterias carótidas primiti&as, # en los cuerpos aórticos, por encima # por debao del ca#ado de la aorta.
Regula!i"n de la respira!i"n' #ensores ,UIMIORRECE+TORES +ERI#-RICOS • +esponden a las reducciones de la %O2 # el p@ arteriales, # a los
aumentos de la %O2 arterial • ?on responsables de todo aumento de la &entilación -ue ocurre
en el ser /umano como respuesta a la /ipoemia arterial.
+egulación de la respiración
• >rupo respiratorio dorsal )nspiración • >rupo respiratorio &entral +espiración $orzada
+egulación de la respiración' Quimioreceptor peri$"rico
+egulación de la respiración' ,imioreceptor perif(rico •
•
Vaso san#uíneo
uerpos carotideos C aorticos' receptoresR O2, O2 C @P
=;
=; =;
PO2
+eceptor O2 medular Célula tipo I (
Canales de G
=;
Canales de Ca vola&e dependienes de ipo L
Vesículas dopaminér#icas
Ca; Ca;
Ca;
!eceptor de dopanima en el aon a,erene de la neurona sensorial
+egulación de la respiración' Quimioreceptor peri$"rico Vaso san#uíneo
1
Canales de G
2
PO2
3 Célula se despolari)a
!
Vesículas dopaminér#icas
"
7 4oencial de acción
Canales de Ca vola&e dependienes de ipo L ; Ca
Ca;
Ca;
Ca;
!eceptor de dopamina en el aon a,erene de la neurona sensorial
+egulación de la respiración' ?ensores
,UIMIORRECE+TORES CENTRALES Los receptores ms importantes se encuentran situados en la proimidad de la super$icie &entral del bulbo, cerca de la salida de los pares craneales )S # S. +esponden a los cambios de la concentraci.n "e / en el 0
lí-uido etracelular del enc"$alo.
O2
- C#2
Vía aérea
Intercambio I: De la atmósfera al pulmón
Vía aérea
Alvéolo de Los pulmones
Alvéolo de Los pulmones
- CO2 - CO2
Circulación pulmonar
CO2 O2 Intercambio II: Del pulmón a la sangre
O2
CO2 Circulación pulmonar
Transporte de gases en la sangre Circulación sisémica
Corazón
- CO2
Circulación sisémica
Corazón
- CO2
CO2
CO2 CO2
!espiración célular
ATP
Células
O2 O2
Intercambio III: De la sangre a las células
!espiración célular
ATP
Células
Nutrientes
Reglaci.n "e la respiraci.n% ,imioreceptor central @1@O !A?1BDO
PC#2
>rea ?uimiorreceptora sensible
AC
&'uido Cefalorra'u&deo Neuronas motoras som$ticas
Diafragma
Intercostales ternos
$entilaci%n
sternocleidomastoideo scalenos
Capilar @arrera cerebral ematoencef$lica
+egulación de la respiración' entro pontino
+esmen de la +egulación respiratoria
) - PO/ Arterial
- PO/ en 0R
- O/ en 0R
&ui'iorrece(tor central
2 - 1O
- 12
+ 3
- O/
- 12 en plas)a
2 - 1O
&ui'iorrece(tor (eriférico
Estí)ulo Re!eptor Respuesta sist4)i!a
- Plas)a PO/ - Plas)a PO
Retroalimentación negativa
+ 3
)
+egulación de la respiración' ontrol ner&ioso # -uímico
Core)a cere+ral Emociones * Conrol volunario
/isema lím+ico
Jrupo !espiraorio Dorsal
Jrupo !espiraorio Venral
Cenros cere+rales superiores
C67
67 * pH
uimiorrecepores medulares
uimiorrecepores aóricos * caroídeos
/isema lím+ico
Neuronas sensoriales a,erenes
Cenro 4arón Jenerador -ul+o ra.uídeo 4uene
Neuronas mooras somicas $Inspiración%
Dia,ra#ma
Escalenos * Esernocleiodmasoideos
Inspiración
Jrupo !espiraorio Dorsal
Jrupo !espiraorio Venral
Neuronas mooras somicas $Espiración%
Inercosales Dia,ra#ma Inercosales M5sculos a+dominales inernos eernos
