la Fisiologìa del sistema respiratorio incluye una serie de procesos integrados y coordinados entre si, que ayudan a mantener la homeostasis.
La respiración se puede estudiar a distintos niveles:
Respiración externa: incluye los procesos de obtención del O2 (ventilación pulmonar) desde el medio ambiente hasta que pasa a la sangre y la eliminación del CO2. (intercambio de gases).
Respiración interna: paso del O2 desde la sangre a la célula.
Respiración celular: utilización del O2 por parte de la mitocondria.
Ventilación pulmonar: Con el nombre de ventilación pulmonar se describen los procesos que comprenden la entrada de aire de la atmósfera hasta los alvéolos o inspiración y la salida de aire desde los alvéolos hasta el exterior o espiración.
Mecanismo de la ventilación pulmonar: El mecanismo que produce la ventilación pulmonar es el que establece la existencia de un gradiente de presión entre la atmósfera y el aire alveolar.
Inspiración: Los músculos que intervienen en la inspiración normal son el diafragma (principal) y los músculos intercostales externos Otros músculos accesorios de la inspiración son los escalenos, el esternocleidomastoideo y los pectorales. El principal trabajo de estos músculos es crear una presión negativa en las vías respiratorias para que entre el aire en los pulmones.
Cuando los músculos se contraen aumenta el tamaño de la caja torácica, esto conlleva un aumento del volumen y disminución de la presión intrapleural (Pip) consecuentemente disminuye la presión alveolar (Palv) en su interior con lo que el aire atmosférico entra.
La Complianceo retracción elástica, elasticidad pulmonar: es la tendencia del tórax y los pulmones a recuperar su volumen previo a la inspiración
Espiración: es un movimiento pasivo debido a la relajación de los músculos respiratorios, aunque pueden colaborar los músculos intercostales internos. Ambos reducen el tamaño del tórax y eso conlleva a una reducción del volumen con un aumento de la presión que hace que el aire salga de los pulmones.
La presión entre la pleura parietal y la visceral es siempre menor que la alveolar y menos que la presión atmosférica, la diferencia entre Pip y Palv es denominada presión transpulmonar.
La Distensibilidado capacidad de los pulmones y el tórax de distenderse, resulta fundamental para la respiración normal.
La ley de Boyleen la que el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión explica la ventilación.
Volúmenes pulmonares: Cada inspiración y espiración constituye un ciclo respiratorio. La cantidad de aire que se mueve en un ciclo respiratorio es variable, sobre todo dependiendo de las necesidades del organismo (reposo o movimiento); se puede registrar mediante espirometrías, por medio del espirómetro instrumento utilizado para medir los volúmenes de aire.
Volumen corriente: VC o VT volumen de aire que se exhala normalmente después de una inspiración. (500 ml).
Volumen de reserva espiratoria: VRE Volumen máximo de aire adicional que se puede espirar forzadamente después de espirar el volumen corriente (1000-1200 ml).
Volumen de reserva inspiratoria: VRI cantidad de aire que se puede inspirar de manera forzada trans una inspiración normal. (3.300 ml).
Volumen residual: VR cantidad de aire que no puede ser espirado forzadamente (1.200 ml).
Capacidades pulmonares: Suma de dos o mas volúmenes pulmonares.
Capacidad vital (CV): suma del VRI + CV + VRE, representa el mayor volumen de aire que una persona puede movilizar dentro y fuera de sus pulmones. La capacidad vital de una persona depende de muchos factores incluyendo el tamaño de la cavidad torácica y la postura.
Capacidad inspiratoria (CI): máxima cantidad de aire que una persona puede inspirar después de una inspiración normal. Suma de CV + VRI.
Capacidad residual funcional (CRF): es la cantidad de aire que se retiene en los pulmones después de una espiración normal. Suma de VRE + VR.
Ventilación alveolar: indica el volumen de aire inspirado que alcanza realmente los alvéolos.
Espacio muerto anatómico: volumen de aire que no llega a los alvéolos, que no forma parte del intercambio gaseoso, rellena los conductos respiratorios, nariz, faringe, laringe, traquea y bronquios.
Espacio muerto fisiológico: espacio muerto anatómico más el volumen de aire de algún alveolo no funcionante (enfermedades pulmonares). Un inadecuado intercambio gaseoso es la consecuencia de una pobre ventilación alveolar.
Volumen respiratorio minuto: cantidad de aire que entra y sale por minuto (ml/min).
La frecuencia respiratoria: es el número de veces que se realiza un ciclo (aprox. de 15 veces minuto). Así el volumen respiratorio minuto sería el VC x F. resp. = 0.5L x 15 resp. = 7.5 L/min. Además en la práctica se utilizan otros datos como son:
Ø Volumen espirado máximo en 1 sg (VEMS).
Ø Indice de Tiffenau = VEMS/CV (c.n. > 75%).
Intercambio gaseoso en los pulmones:
Presión parcial: Presión ejercida por un gas dentro de una mezcla de gases o de un líquido. Se rige por la Ley de Dalton la presión parcial de un gas en una mezcla de gases es directamente relacionado con la concentración de ese gas en la mezcla y en el total de la presión de la mezcla.
La presión parcial de O2 y de CO2 en sangre arterial es igual a la presión parcial de O2 y de CO2 en el alveolo.
El intercambio de gases en los pulmones tiene lugar entre el aire alveolar y la sangre a través de los capilares pulmonares.
La cantidad de oxigeno que difunde a la sangre en cada minuto depende de:
Del gradiente de presión de oxígeno entre el aire alveolar y la sangre.
De la superficie total de la membrana respiratoria.
Del volumen respiratorio por minuto VC x FR.
De la ventilación alveolar.
Factores que facilitan la difusión del oxígeno desde el aire alveolar a la sangre:
Las paredes de los alveolos y de los capilares juntas forman una capa muy fina para el intercambio de gases.
Las superficies alveolar y capilar son extremadamente grandes. Los capilares de los pulmones acumulan gran cantidad de sangre. La sangre se distribuye a través de los capilares en capas tan finas que cada glóbulo rojo está al lado del aire alveolar.
De que modo transporta los gases: La sangre transporta oxígeno y dióxido de carbono como solutos y como parte de las moléculas de ciertos compuestos químicos.
Hemoglobina: Pigmento proteico rojizo presente en el interior de los hematíes. Compuesta por cuatro cadenas polipeptídicas (dos cadenas alfa y dos cadenas beta), cada una de las cuales se asocia a un grupo hemo que contiene hierro, el dioxido de carbono se puede combinar con los aminoácidos de las cadenas polipeptídicas alfa y beta y el oxigeno se combina con un átomo de hierro en cada grupo hemo.
Transporte del oxígeno: Ya que la sangre oxigenada tiene una PpO2 de 100 mm de Hg solo contiene unos 0,3 ml de O2 disuelto por 100 ml de sangre.
La Hb incrementa la capacidad de transporte de oxigeno. se transporta de dos formas unido a la Hb formando oxihemoglobina y disuelto en plasma.
El aumento de las presiones parciales de oxigeno en sangre acelera la asociación de la Hb con el oxigeno (curva de disociación de la Hb). La oxihemoglobina lleva la mayoría del oxigeno transportado por la sangre.
Transporte de CO2: El CO2es transportado en la sangre de diversas formas.
Una pequeña parte se disuelve en plasma y es transportado como soluto. (10%).
Una cuarta parte del CO2 en la sangre se une con los grupos NH2 (aminos) de los aminoácidos que forman las cadenas polipeptídicas de la Hb y de diversas proteínas plasmáticas (carbaminohemoglobina) (20%). La curva de disociación del CO2 con la Hb se acelera cuando hay un incremento de la Pp de CO2 y se enlentece cuando hay un descenso de la misma.
Bicarbonato: Más de dos terceras partes del CO2, son transportados en el plasma con el ion bicarbonato (HCO3-) (70%).
el CO2 se une con el agua y forma ácido carbónico, una vez formado parte de las moléculas de ácido carbónico se disocian en hidrogeniones e iones bicarbonato, este proceso está catalizado por enzimas presentes en los hematíes.
Intercambio sistémico de gases: El intercambio de gases en los tejidos tiene lugar cuando la sangre arterial fluye a través de los capilares tisulares y las células.
El oxígeno difunde fuera de la sangre arterial por que el gradiente de presión de oxígeno favorece esta difusión.
A medida que el oxígeno en disolución difunde fuera de la sangre arterial, desciende la PO2 de la sangre, lo que acelera la disociación de oxihemoglobina para liberar más oxígeno al plasma y difundirlo fuera, a las células. El intercambio del CO2 entre los tejidos y la sangre tiene lugar en sentido opuesto al intercambio de oxígeno. El incremento de la PCO2 hace descender la afinidad entre la hemoglobina y el oxígeno es el efecto Bhor.
Asi mismo el incremento de, CO2 produce un descenso de la PO2 (efecto Haldane).
Regulación de la respiración: Centros de control respiratorio, El equilibrio de los gases sanguíneos se mantiene principalmente por medio de cambios en la ventilación, frecuencia y profundidad de la respiración.
Los principales centros integradores que controlan los nervios que inervan a los músculos inspiratorios y espiratorios se localizan dentro del tronco del encéfalo (centros respiratorios).
Área de ritmicidad bulbar: en el se genera el ritmo básico del ciclo respiratorio de inspiración y espiración. Esta área del bulbo raquídeo está formada por dos centros de control interconectados:
Centro inspiratorio:estimula la inspiración.
Centro espiratorio:estimula la espiración.
Un estímulo desde el centro Apnéustico de la protuberancia estimula el centro inspiratorio para incrementar la longitud y la profundidad de la inspiración; de este modo a la respiración caracterizada por inspiraciones anormalmente largas y profundas se le denomina a veces “respiración apneustica”.
El centro neumotáxico, también en la protuberancia inhibe por lo general los centros apneustico e inspiratorio. Lo que evita la hiperinsuflación pulmonar y permite así un ritmo normal de respiración.
