FISIOLOGÍA DEL SISTEMA RESPIRATORIO Órganos ◼ ◼ ◼ ◼ ◼ ◼ ◼ Cavidad nasal Faringe Laringe Tráquea Parte conductora Bronquios Bronquiolos Pulmones (Alvéolos pulmonares = Parte de intercambio) SISTEMA RESPIRATORIO Faringe Epiglottis Laringe Esófago Tráquea Cavidad Nasal Ramas de las Venas y Arterias Pulmonares Bronquiolo Alvéolos Bronquios Arteria Pulmonar Vena Pulmonar Red Capilar Respiración ◼ ◼ ◼ ◼ Proceso mediante el cual se lleva a cabo el intercambio de gases (nivel celular y de organismo). Entra O2 (inhalar o inspirar). Sale CO2 (exhalar o espirar). La respiración tiene como función incorporar al organismo el oxígeno que todas las células requieren para realizar los procesos metabólicos y permite eliminar el CO2 hacia el exterior. El proceso respiratorio ◼ ◼ ◼ ◼ ◼ Ventilación pulmonar: Inspiración y espiración. Intercambio gaseoso entre el aire y la sangre. Transporte de los gases por la sangre. Intercambio gaseoso entre la sangre y los tejidos. Respiración celular. Cavidad nasal o nariz ◼ ◼ ◼ Es una estructura por donde entra el aire y es calentado, filtrado y humedecido. Presenta un par de orificios llamados narinas o fosas nasales, cubiertas por una serie de pelillos que detienen el polvo. La mucosa nasal que la recubre humidifica el aire. 1 1 Audersirk T., Audersirk T., Byers B. “Biología, Ciencia y naturaleza” Pearson, Prentice Hall, 2004 Fosas nasales ◼ ◼ ◼ ◼ Dos cavidades óseas situadas sobre la cavidad bucal. Separadas por el tabique nasal En las paredes laterales están los cornetes Comunicadas con senos paranasales, faringe y glándulas lagrimales Senos Paranasales ◼ ◼ ◼ ◼ http://entcentre.faithweb.com/faqs/ParanasalSinusesDisorders/WhatAreParanasalSinuses.htm Es el conjunto de huecos en huesos de la cara que se encuentran en pares. Funciones: calentar el aire antes de que penetre a la tráquea. También retienen sustancias extrañas a través de su mucosa ciliada y su producción de moco. Su inflamación (y a veces infección) se conoce como sinusitis. Fosas nasales ◼ ◼ ◼ Epitelio ciliado con células productoras de moco En la parte superior contiene terminaciones de los nervios olfatorios Funciones: olfato; limpia, calienta y humedece el aire inspirado Faringe Común a aparatos digestivo y respiratorio. Comunica con: ◼ Boca por istmo de las fauces ◼ Esófago ◼ Fosas nasales por coanas ◼ Laringe por glotis ◼ Oído medio por trompas de Eustaquio. Laringe ◼ ◼ ◼ Se encuentra localizada debajo de la faringe. Tiene como función dar paso al aire, así como proteger a la tráquea del alimento. También tiene la función de la fonación (habla). 1 Audersirk T., Audersirk T., Byers B. “Biología, Ciencia y naturaleza” Pearson, Prentice Hall, 2004 Laringe Laringe Tubo musculo-cartilaginoso comunica faringe y tráquea. Delante de faringe. Formado por hueso hioides y cartílagos. Cartílago tiroides forma una prominencia (más prominente en hombre), o nuez de Adán. Laringe ◼ o o Formada por las siguientes estructuras: Epiglotis.- Cartílago en forma de hoja; su función es cerrar la glotis durante la deglución. Glotis.Encargada del cierre de la laringe, aloja las cuerdas vocales, que son una serie de laminillas que vibran con el aire y producen el sonido. 1 Audersirk T., Audersirk T., Byers B. “Biología, Ciencia y naturaleza” Pearson, Prentice Hall, 2004 Laringe ◼ ◼ ◼ Epiglotis: lengüeta cierra la entrada a laringe en la deglución Encuentro dos repliegues: cuerdas vocales (falsas y verdaderas) Tamaño determina el timbre Tráquea ◼ ◼ ◼ ◼ Conducto situado entre la laringe y el origen de los bronquios, de 12 a 15 cm de largo y formado por 16-20 cartílagos en forma de anillo, unidos entre sí. Al bifurcarse forma los bronquios y cada uno abre paso a uno de los pulmones. También está recubierta por una mucosa ciliada, productora de moco. La expulsión del moco formado es a través de la tos.1 1 Audersirk T., Audersirk T., Byers B. “Biología, Ciencia y naturaleza” Pearson, Prentice Hall, 2004 http://ruby.kordic.re.kr/~vr/CyberAnatomy/HTML/trachea.html Tráquea, bronquios y bronquiolos ◼ Tráquea: Delante de esófago. ◼ Anillos cartilaginosos ◼ Se divide en dos bronquios (penetran en pulmones) ◼ Sigue dividiéndose en bronquiolos y terminan en alvéolos cubiertos de surfactante (rodeados de capilares). Epitelio respiratorio ◼ ◼ Cilíndrico pseudoestratificado ciliado con células caliciformes secretoras de moco Movimientos ciliares: Recogen gérmenes y partículas que trasladan a garganta para expulsarlas. Bronquios ◼ ◼ ◼ Ramificaciones que se encuentran al final de la tráquea, dividiéndose en dos porciones: derecho e izquierdo. Está formado por el mismo tipo de tejido que la tráquea. Como un “árbol”, se va ramificando en: bronquios principales, bronquios lobulares, bronquiolos y bronquiolos terminales.1 1 Audersirk T., Audersirk T., Byers B. “Biología, Ciencia y naturaleza” Pearson, Prentice Hall, 2004 Bronquiolos ◼ ◼ Son la continuación de los bronquios. Conectan los bronquios con los alvéolos pulmonares. Son ramificaciones más delgadas que parten de los bronquios terminando en unas pequeñas dilataciones llamadas alvéolos pulmonares. PULMONES ◼ ◼ ◼ http://utest.magnet.fsu.edu/content/tobaccoyou/health/lungintro.html Son dos sacos blandos, esponjosos y dilatables, con forma de cono truncado en donde la base descansa en un músculo fuerte llamada diafragma. Formados por un conjunto de bronquiolos y alvéolos pulmonares, los cuales son la unidad fundamental del pulmón. Miden más o menos 26 cm de alto por 15 de ancho y tienen una capacidad de 1,600 cm3 1 Audersirk T., Audersirk T., Byers B. “Biología, Ciencia y naturaleza” Pearson, Prentice Hall, 2004 Pulmones ◼ ◼ ◼ Dos: Derecho con tres lóbulos e izquierdo con dos lóbulos. Inspiración: movimiento activo de diafragma y músculos intercostales Espiración: movimiento pasivo por elasticidad de caja torácica. Pleuras ◼ ◼ Membrana doble: pleura parietal y pleura visceral. Entre ambas líquido pleural (lubricante). Alvéolos ◼ Estos pequeños sacos están rodeados por capilares, integrando así la circulación pulmonar vasos Transporte, difusión y perfusión de gases en el organismo Sistemas respiratorio y cardiovascular combinados suministran O2 a los tejidos y eliminan CO2 Este transporte de divide en cuatro procesos: 1. Ventilación pulmonar(respiración): Movimiento de gases hacia dentro y fuera de los pulmones. 2. Difusión pulmonar: Intercambio de gases entre pulmones y sangre. 3. Transporte de gases: O2 y CO2 por la sangre. 4. Intercambio capilar de gases: Intercambio de gases entre sangre capilar y tejidos metabólicamente activos. Ventilación pulmonar Transporte de gases en sangre ◼ ◼ ◼ Participa el sistema respiratorio y el sistema circulatorio Se inicia el transporte de oxigeno por vías nasales y llega a los alveolos, elimina dióxido de carbono de tejidos del cuerpo. Aporta O2 a los tejidos y nutrientes para realizar los procesos metabólicos y elimina catabolitos y CO2 Intercambio de gases ◼ Difusión de gases. ◼ Diferencia de presión parcial entre alvéolo y sangre. ◼ Capacidad pulmonar total. 6 L en hombres, 4,5 L en mujeres. ◼ Frecuencia ventilatoria: 12 – 18 por minuto. Oxygenated Deoxygenated Gases entran y salen CO2 O2 O2 O2 CO2 O2 Alveoli (air sacs) Right Atrium CO2 CO2 CO2 y O2 intercambio gaseoso O2 Left Atriu m en los pulmones (hematosis) Gases transportados en la sangre Left Ventricle Right Ventricle CO2 Intercambio gaseoso CO2 CO2 O2 O2 y CO2 intercambio en los tejidos Intercambio de gases entre el alvéolo y los capilares Alveolar Fluid Air in Membrane Layer of Alveolus Capillary O2 Alveolus Wall CO2 O2 CO2 Plasma Erythrocyte Capillary Nucleus Transporte de oxígeno 1. O2 diffuses through lung capillary wall Plasma en Capilar 2. O2 carried to tissues bound to hemoglobin GR Aire en pulmón 3. O2 diffuses through tissue capillary wall Fluido Tisular 1-Ventilación y Difusión pulmonar: (Respiración externa): Trasladan gases desde el exterior del cuerpo a los pulmones y luego a la sangre. Captación de oxigeno, excreción de CO2 e intercambio de gases (O2/CO2) a nivel pulmonar 2-Transporte de gases: Cuando los gases están en la sangre llegan a los tejidos. 3- Intercambio capilar(Respiración interna): ▪ Transporte de gases en sangre ▪ Respiración celular ▪ Intercambio de gases (O2/CO2 ) a nivel tisular Cuando la sangre llega a los tejidos, tiene lugar la fase de la respiración. Ventilación, Difusión, Perfusión Intercambio de gases Gas Alveolo Arteria Célula Vena O2 100 95 35 40 CO2 40 40 46 45 Transporte de oxígeno en sangre ◼ 97 % trasportado por Hemoglobina ◼ Hemoglobina tiene 4 átomos de hierro se une a un oxígeno. ◼ 3 % se transporta disuelto en el plasma sanguíneo ◼ 200 veces mas afín a CO: Muerte por asfixia Difusión: Intercambio gaseoso osmótico entre alvéolo y sangre a través de la membrana alveolo-capilar. Difusión pulmonar Intercambio de gases en los pulmones Reemplaza el aporte de oxigeno de la sangre que se ha agotado en los tejidos´por la producción de energía oxidativa. Elimina el dióxido de carbono de la sangre venosa que regresa. Depende de: Diferencias de presiones, solubilidad de los gases, área y distancia transversal, peso molecular, tamaño y liposolubilidad de la molécula Ganog, William F, fisiología medica 17ª edición Mexico; editorial manual moderno. Membrana Respiratoria alvéolo-capilar El intercambio de gases entre aire alveolar y sangre de capilares pulmonares es en la membrana respiratoria (membrana alveolocapilar). Esta membrana esta compuesta por: -Epitelio alveolar -Espacio intersticial -Membrana basal capilar -Endotelio capilar -Sus membranas subyacentes. La sangre regresa por Vena cava a corazón derecho (pulmonar). De ventrículo derecho, sale por arteria pulmonar hacia pulmones, y capilares pulmonares que forman una red alrededor de los sacos alveolares. Eritrocitos son tan pequeños que pasan de a uno exponiendo cada célula al tejido pulmonar circundante: allí tiene lugar la difusión pulmonar. La sangre cede O2 a los tejidos y retorna a los capilares pulmonares , con PO2 de 40 mm Hg, estableciendo un gradiente inicial alveolo-capilar de 64 mm HG. Difusión de gases en el ejercicio Durante el ejercicio la capacidad de difusión del O2 aumenta 3 veces más que en reposo Este aumento es por apertura de capilares pulmonares que estaban cerrados en reposo y por una mayor dilatación de los capilares ya abiertos, que es posible por un aumento de la superficie de intercambio y aumento del área total de difusión. Perfusión ◼ ◼ La función de los pulmones es realizar el intercambio gaseoso con la sangre, para ello los alvéolos están en estrecho contacto con los capilares. Proceso de perfusión: Es el paso de sangre por el capilar. Está sangre va a ser la que se oxigena y más tarde vuelva al corazón Transporte de gases CO2 70% CO3H23% CarbaminoHb: H+ 7% libre en plasma O2 97% OxiHb 3% libre en plasma Transporte de Oxígeno 98% se transporta en sangre combinado reversiblemente con la Hemoglobina(HbO2 oxihemoglobina): 20 ml en 100 ml de sangre <2% disuelto en plasma: 0,3ml en 100ml de plasma La Hemoglobina contenida en los eritrocitos permite transportar 70 veces más de oxigeno del que puede disolverse en el plasma. Estructura de la Hemoglobina 4 cadenas globínicas : 2 alfa y 2 beta 4 grupos Hem : Grupo porfirínico + Fe ferroso donde se une el O2 Tipos de Hemoglobina -Hemoglobina del adulto: Hb A1 (2 alfa-2 beta) -Hemoglobina A2: 2 alfa – 2 delta -Hemoglobina Fetal: Hb F (2 alfa-2 gamma) -Metahemoglobina ( ión férrico) No transporta O2 -DesoxiHb: Hb desaturada -CarboxiHb (HbCO): Afinidad CO es 250 mayor que con O2 Curva de saturación de HB 1-pO2 arterial 95 mmHg: Saturación de la Hb en 97% 2-pO2 mayor a 100 mmHg: Hb no puede saturarse más 3-pO2 entre 100 y 70 mmHg: Meseta, pocos cambios (desciende un 5%) 4-pO2 entre 40 y 10 mmHg: Curva cae descendente (libera O2 a los tejidos) 5-Curva sigmoidea: La afinidad O2-Hb cambia para pO2 baja es baja y cuando aumenta la afinidad es mayor 6-Efecto Bohr: Desviación a la derecha 7-Efecto Haldane: desviación a la izquierda Ventajas fisiológicas de la curva Hb/ O2 -Parte superior de la curva plana: Ayuda a la difusión de O2 a través de la barrera alvéolo-capilar aumentando la carga de O2 de la sangre La pequeña disminución de pO2 alveolar apenas afectan el contenido de O2 de sangre arterial y la cantidad de O2 para los tejidos -Parte inferior empinada: indica que los tejidos pueden extraer gran cantidad de O2 con una pequeña disminución de O2 tisular Factores que influyen en la disponibilidad de Oxígeno ◼ ◼ ◼ ◼ ◼ Gasto cardíaco: Si aumenta , aumenta la disponibilidad de sangre a tejidos Vasculares y endoteliales: Integridad de los vasos sanguíneos Eritrocitarios: Integridad de la membrana, Presencia de Hb cuali y cuantitativamente normal Bioquímicos: H+, 2-3 DPG, gradiente de presión de gases etc. Factores intracelulares y enzimáticos Transporte de CO2 en sangre 60%: Como bicarbonato 30%: CarbaminoHb 10%: libre en plasma -CO2 y O2 disuelto: obedece la Ley de Henry, pero CO2 es 20 veces más soluble que O2. -Bicarbonato se forma en sangre: CO2 + H2O ~ H2CO3 ~ H+ + HCO3Catalizada por anhidrasa carbónica en eritrocito Cuando la concentración de estos iones aumenta en eritrocito el HCO3 -- difunde hacia el exterior pero el H+ no porque la membrana eritrocitica es impermeable a los cationes. Para que se mantenga la electro neutralidad, ingresa (Cl -) de plasma -Algunos de los iones de H+ liberados se fijan a la hemoglobina reducida: H+ + HbO2 ~ H+ x Hb + O2- Intercambio CO2 en alvéolo Intercambio CO2 en tejidos Respiración celular ◼ ◼ ◼ Se produce en mitocondrias Nutrientes + oxígeno: E (ATP) ATP: Usado para biosíntesis, contracción muscular, etc. Glucosa + 6 O2 ---> 6 CO2 + 6 H2O + energía (ATP) Regulación de la respiración Regulación de la respiración ◼ Mantiene O2 y CO2 en sangre para la funcionalidad celular. ◼ Integrada con todo el organismo Centro respiratorio en bulbo raquídeo. ◼ ◼ Estímulos: pH, CO2, O2, ejercicio, emociones, presión arterial y temperatura ◼ Mecanorreceptores en aparato respiratorio, articulaciones y músculos Quimiorreceptores Centrales Periféricos Carótidas aorta Detectan cambios de CO2 Detectan cambios en O2 y CO2 Aumenta CO2 (acidez) estimula quimiorreceptores en carótida y aorta: Aumenta FR Hiperventilación ◼ ◼ ◼ O2 se incrementa. CO2 disminuye. Descenso de CO2 en sangre, aumenta pH: mareos, palpitaciones, temblores, etc. Para equilibrar: respirar unos minutos tapando la nariz y la boca con una bolsa de papel. Enfermedades ◼ ◼ ◼ ◼ ◼ ◼ ◼ ◼ Gripe Faringitis Laringitis Bronquitis Pulmonía o Neumonía Enfisema pulmonar Cáncer Tuberculosis
