Fisiologia del aparato respiratorio PDF

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Apuntes de fisiología de 1º de Enfermería...

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APARATO RESPIRATORIO TEMA 14. Función general. Movimientos respiratorios. Volumen y capacidad pulmonar. Pruebas funcionales. Nuestras células necesitan oxígeno para sobrevivir, y crear energía. Componentes del aparato respiratorio:  

Estructura músculo-esquelética del tórax; bomba impulsada por músculos. Epitelio fino y los vasos sanguíneos asociados; superficie de intercambio gaseoso delgada y húmeda.

Funciones que desempeña el aparato respiratorio: 

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Intercambio de gases entre la atmósfera y la sangre. El organismo es capaz de incorporar O2 para su posterior distribución por los tejidos corporales y eliminar el CO2 producido en el metabolismo celular. Regulación homeostática del pH corporal. Los pulmones pueden modificar el pH corporal reteniendo o eliminando mayor o menor cantidad de CO2. Defensa y protección del organismo. Al ser un epitelio expuesto al medio externo, el epitelio respiratorio está provisto de diferentes mecanismos para retener y destruir las sustancias potencialmente nocivas antes de ingresar en el organismo. Vocalización. El aire que se mueve a través de las cuerdas vocales crea unas vibraciones que se usan para el habla. Endocrina (ECA). Está un poco obsoleta. Por la presencia de la enzima convertidora de angiotensina, pero hoy en día ya sabemos que la mayoría de los tejidos tienen esta enzima. También constituye un reservorio de sangre.

Respiración en Fisiología:  

Respiración celular; interacción entre el oxígeno y moléculas orgánicas para producir CO2, agua y energía en forma de ATP. Respiración externa o mecánica; movimiento de gases entre el ambiente y las células del organismo. Con los siguientes procesos: o Intercambio de aire entre la atmósfera y los pulmones (ventilación o respiración). o Intercambio de O2 y CO2 entre los pulmones y la sangre. o Transporte de O2 y CO2 por la sangre o Intercambio de gases entre la sangre y las células.

ESTRUCTURA DEL SISTEMA RESPIRATRIO Las vías aéreas conducen, humedecen y calientan el aire desde la atmósfera a la unidad respiratoria. Están rodeadas de músculo liso que controla el calibre de las vías.

Los alvéolos forman la mayor parte del tejido pulmonar:   

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Son estructuras finas con paredes envueltas por los capilares pulmonares. Confieren una enorme área de superficie en que la sangre y el aire están separados por una barrera muy delgada que permite el intercambio de gases. Los alveolos se encuentran rodeados de una cantidad muy grande de capilares muy pegados, que hace que cuando pasa la sangre lo haga como una lámina y esto favorece el intercambio de gases. EL intercambio de gases también se ve favorecido por le estructura anatómica de los eritrocitos que da pie a una superficie de contacto mayor, y por el hecho de que pasan a 1 a 1 por los capilares.

Funciones de las vías respiratorias. Nariz 

Calentamiento del aire (160 m2)

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Humidificación Filtrado

A lo largo de todo el tracto se genera moco, con funciones de intentar que no se sequen, de inhibición de la proliferación bacteriana y al ser glucoproteínas muy grandes que hacen que se peguen las sustancias. Los cilios son unas estructuras con movimiento que sacan las partículas hacia fuera para que se puedan esputar o deglutir.

Reflejo tusígeno Reflejo de estornudo

CONTROL NERVIOSO BRONQUIAL   

Dilatación simpática: pocas fibras simpáticas pero la NA y A de la sangre produce mayor estimulación Constricción parasimpática: constricción débil condicionada por la Ach. También activados por reflejos de irritación Histamina liberada por los mastocitos producen constricción

REVESTIMIENTO PLEURAL PULMONAR Cada pulmón se encuentra revestido por un saco pleural doble, el esófago y la aorta pasan por el tórax entre los dos sacos pleurales:   

pleura visceral; es una membrana que rodea los pulmones. pleura parietal; reviste la porción interna del tórax. El espacio pleural es el espacio que hay entre las dos pleuras (membranas) y esta relleno de líquido pleural mantiene unido por tensión superficial las dos estructuras. Tiene una presión negativa constante, y esto se produce por el sistema linfático que se encuentra constantemente drenando este líquido. Si hay una mala función y no se drena, puede aumentar la presión y producir una mala función respiratoria.

VENTILACIÓNY CIRCULACIÓN PULMONAR Tipos celulares alveolares:  

Células alveolares tipo I; son delgadas, rápida difusión de gases. Epitelios alveolar y capilar unidos por una capa de membrana basal. Poco líquido intersticial. Células alveolares tipo II; son más pequeñas pero más gruesas. Son las encargadas de sintetizar y secretar una sustancia tensoactiva o surfactante, que disminuyen la tensión superficial del agua y esto sirve para separar las estructuras unidas y así expandir los pulmones, por lo tanto la necesidad de energía es menor.

MECÁNICA VENTILATORIA El movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera, a causa de los cambios de presión, se conoce como la ventilación. Los gradientes de presión se establecen mediante cambios en el tamaño de la cavidad torácica debidos a la contracción y relajación de los músculos. El volumen de un gas varía inversamente a la presión en una temperatura constante. La expansión el tórax da lugar a un descenso de la presión intrapleural, que a su vez hace descender la presión alveolar, dando

lugar a la entrada de aire en los pulmones. La contracción del diafragma da lugar a la inspiración; al contraerse, aumenta el tamaño de la cavidad torácica. 

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Ley de Boyle de los gases nobles: P·V=n·R·T despejada nos da que P es inversamente proporcional al V. Teniendo en cuenta que cambios en el volumen producen cambios en la presión, y estos cambios van a producir el movimiento del aire. P 1/V. Ley de Dalton: Ptotal= P1+P2+P3… La presion total de un sistema es la suma de todas las presiones parciales de los gases presentes. Las medidas de cantidad de gases se denominan presiones, debido a que el gas en un ambiente choca con las paredes ejerciendo presión. La presión parcial de un gas en una mezcla de gases es directamente proporcional a la concentración de ese gas en la mezcla y a la presión total de dicha mezcla. Ley de Henry. Aplica una fórmula para saber la concentración de gas en un líquido consistirá en la (P del gas en el ambiente x una cte de solubilidad del gas). La mayor parte del O2 de nuestro cuerpo se encuentra en la hemoglobina pero esta disuelto.

Mecanismos de ventilación pulmonar. El mecanismo de ventilación pulmonar debe establecer dos gradientes de presión de gases: 

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INSPIRACIÓN: En el que la presión dentro del alvéolo pulmonar sea menor que la presión atmosférica para que se produzca la inspiración.(P alveoloP atmosférica) Se extrae el aire de los pulmones.

Espiración, proceso pasivo que comienza cuando los músculos inspiratorios se relajan, disminuyendo el tamaño del tórax e incrementando la presión intrapleural desde unos -6 mm Hg hasta un nivel preinspiratorio de -4 mm Hg La retracción elástica, tendencia del tejido pulmonar a recuperar un tamaño menor tras haber sido distendido de forma pasiva durante la espiración.

Presiones responsables del movimiento del aire fuera y dentro de los pulmones

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Presión pleural. La presión pleural es la presión del líquido en el estrecho espacio existente entre la pleura pulmonar y la pleura de la pared torácica. Presión alveolar. La presión alveolar es la presión en el interior de los alvéolos pulmonares. Presión transpulmonar. Es la diferencia de presión entre la presión alveolar y la presión pleural. Es una medida de las fuerzas elásticas de los pulmones

Efecto del surfactante sobre la distensibilidad pulmonar Las fuerzas elásticas tisulares que tienden a producir el colapso del pulmón lleno de aire representan solo aproximadamente 1/3 de la elasticidad pulmonar total, mientras que las fuerzas de tensión superficial líquido–aire de los alveolos representan aproximadamente 2/3.

TRABAJO RESPIRATORIO La distensibilidad del sistema pulmón–tórax combinados es la mitad que los pulmones solos, siendo necesario el doble de presión. Durante la respiración tranquila normal el trabajo muscular se produce durante la inspiración, el cual se divide en tres partes: 1. Trabajo elástico: para superar las fuerzas elásticas del pulmón y del tórax 2. Trabajo de resistencia tisular: para superar la viscosidad de las estructuras del pulmón y de la pared torácica. 3. Trabajo de resistencia de las vías aéreas: la movimiento de entrada de aire en los pulmones. Energía necesaria para la respiración: En reposo solo es necesario entre el 3 y el 5 % de la energía total. Esto puede aumentar hasta 50 veces durante el ejercicio intenso.

VOLUMENES PULMONARES El aire que se mueve dentro y fuera, y el que queda, son necesarios para que pueda existir un adecuado intercambio de oxígeno y dióxido de carbono.  

Espirómetro, instrumento utilizado para medir volúmenes de aire Volumen corriente (VT), cantidad de aire exhalado tras inspiración normal.

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Volumen de reserva espiratoria (VRE), el mayor volumen de aire adicional que puede ser exhalado forzadamente (entre 1,0 y 1,2 litros, el VRE es normal). Volumen de reserva inspiratoria (VRI), cantidad de aire puede ser inhalado forzadamente tras una inspiración normal (el VRI normal son 3,3 litros). Volumen residual (VR), cantidad de aire que no puede ser exhalado forzadamente (1,2 litros). Capacidad pulmonar (CPT), la suma de dos o más Volúmenes pulmonares. Capacidad vital (CV), la suma de VRI + VT + VRE. La capacidad vital de una persona depende de numerosos factores, incluidos el tamaño de la caja torácica y la postura. La capacidad pulmonar total será la suma de los cuatro volúmenes pulmonares y es la cantidad total de aire que puede albergar el pulmón. CPT= VT+ VR+ VRE+ VRI

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La ventilación alveolar es el volumen de aire inspirado que alcanza un alveolo. Sólo ese volumen forma parte del intercambio gaseoso. Espacio muerto anatómico, aire en las vías aéreas que no participa en el intercambio gaseoso. Los alveolo deben de estar correctamente ventilados para un adecuado intercambio

La medición de la capacidad residual funcional se hace por medio del método dilución de Helio. (

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El volumen residual= Capacidad residual funcional- VRE

Capacidad pulmonar total= Capacidad residual funcional+CI Medición del volumen de espacio muerto después de una respiración de oxígeno puro

Frecuencia de ventilación alveolar

Diferencia entre espacio muerto anatómico y espacio muerto funcional

TEMA 15: Intercambio gaseoso alveolo-capilar. Transporte de gases por la sangre. CIRCULACIÓN PULMONAR 

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Vasos pulmonares: La arteria pulmonar es delgada pero las demás arterias pulmonares, asi como las más pequeñas y las arteriolas tienen diámetros mayores que sus correspondientes sistémicas. Normalmente actúan como tubos pasivos. Vasos bronquiales: Provienen de la circulación sistémica y drenan en las raíces de los pulmones hacia las venas pulmonares, siendo el gasto del ventrículo izquierdo de 1 a 2% mayor. Vasos linfáticos: Drenan. Eliminan partículas, proteínas plasmáticas.

INTERCAMBIO GASEOSO EN LOS PULMONES El intercambio gaseoso pulmonar tiene lugar entre el aire alveolar y el flujo sanguíneo a través de los capilares pulmonares. Los factores que determinan la cantidad de oxígeno que difunde la sangre son:    

El gradiente de presión de oxígeno que existe entre el aire alveolar y la sangre. La superficie total funcionante de la membrana respiratoria, El volumen por minuto respiratorio La ventilación alveolar.

Los factores estructurales que facilitan la difusión de oxígeno desde el aire alveolar hasta la sangre son:   

El hecho de que las paredes alveolares y capilares formen sólo una delgada barrera para que la atraviesen los gases. El que las superficies alveolares y capilares sean grandes. El que la sangre circule a través de la capilares en una capa fina, de forma que cada hematíe pase muy cercano al aire alveolar.

¿Cómo transporta los gases la sangre? EL oxígeno y el dióxido de carbono se transportan como solutos y formando parte de la molécula de otros compuestos químicos. Transporte de oxígeno La hemoglobina está compuesta de4 cadena polipeptídicas (dos cadenas alfa y dos beta), cada una de las cuales posee un grupo hemo con hierro. El CO2 se puede unir a los aa de las cadenas y el O2 se une al hierro de los grupos hemo. La sangre oxigenada contiene unos 0,3 ml de O2 disuelto por 100 ml de sangre. La hemoglobina incrementa la capacidad transportadora de O2 de la sangre.

El O2 viaja de dos formas: disuelto en el plasma o asociado con la hemoglobina, que cuando los esta transportando se le denomina oxihemoglobina. Del total de O2 transportado en la sangre la mayor parte se encuentra asociada a la hemoglobina. Al aumentar la presión de O2 de la sangre, se acelera la asociación de la hemoglobina con el oxígeno. Transporte de dióxido de carbono Una pequeña cantidad del CO2 se disuelve en el plasma y se transporta como soluto, alrededor de un 10%. Menos de la cuarta parte del dióxido de carbono sanguíneo se combina con los grupos amino NH2 de la hemoglobina y otras proteínas para formar carbaminohemoglobina, alrededor del 20%. La unión del CO2 con la hemoglobina se acelera con el incremento de la presión del CO2 en la sangre. Mas de las dos terceras partes del CO2 se transporta en el plasma como iones bicarbonato (70%). (CO2 + H20  H+ + HCO3-)

INTERCAMBIO SISTÉMICO DE GASES El intercambio de gases en los tejidos tiene lugar entre la sangre arterial que circula por los capilares sistémicos y las células. El oxígeno difunde fuera de la sangre arterial, ya que el gradiente de presión del O2 favorece esta difusión hacia fuera. Como el O2 disuelto difunde fuera de la sangre arterial, la presión del O2 en sangre disminuye, lo que acelera la disociación de oxihemoglobina para liberar más O2 al plasma y que luego difunda a las células.

El intercambio del CO2 entre los tejidos y la sangre tiene lugar en sentido opuesto al del oxígeno.  

El efecto Bohr, que es el incremento de la presión del CO2, disminuye lla afinidad entre el O2 y la hemoglobina. El efecto Haldane, el incremento en la carga de CO2 es causado por un descenso en la presión del CO2 sanguíneo.

TEMA 16: Regulación de la función respiratoria. Regulación nerviosa y humoral. REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN Los centro del control respiratorio: los principales centros integradores que controlan los nervios que inervan los músculos inspiratorios y espiratorios se localizan en el tronco del encéfalo.

El centro de ritmicidad bulbar genera el ritmo básico del ciclo respiratorio. Esta área está formada por dos centros de control interconectados: 1. El centro inspiratorio que estimula la inspiración 2. El centro espiratorio que estimula la espiración El ritmo respiratorio básico se puede alterar por diferentes impulsos, como son:  

El impulso del centro apnéustico de la protuberancia estimula el centro inspiratorio, incrementando la longitud y la profundidad de la inspiración. El centro neumotáxico, en la protuberancia, inhibe al centro apnéustico y el inspiratorio, evitando así la hiperinsuflación pulmonar.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA RESPIRACIÓN Son sensores del SN que proporcionan información al centro de ritmicidad bulbar. Son sobretodo cambios en la presión del O2, la del CO2, y el pH de la sangre arterial los que influyen.   

La PCO2 actúa sobre los quimiorreceptores en el bulbo si aumenta, produce una respiración más rápida, si disminuye, el resultado es una respiración mas lenta. PO2 arterial tiene presumiblemente escasa influencia si permanece por encima de un cierto nivel. Un descenso del pH sanguíneo estimula los quimiorreceptores de los cuerpos carotídeos y aórticos.

Además de estos:  

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La tensión arterial controla la respiración a través de mecanismos respiratorios mediados por barorreceptores. Los reflejos de Hering-Breuer ayudan a controlar las respiraciones, regulando la profundidad de las mismas y el volumen corriente, y mediante receptores de estiramiento. La corteza cerebral influye en la respiración, aumentando y disminuyendo la frecuencia y la profundidad de las respiraciones.

Otros tipos serían: disnea, ortopnea, apneusis.

DE INTERÉS El reflejo de la tos es estimulado por cuerpos extraños en la tráquea o en los bronquios. La epiglotis y la glotis se cierran por un reflejo y la contracción de los músculos espiratorios da

lugar a un incremento de presión en los pulmones. La epiglotis y la glotis se abren de repente, dando lugar a un estallido hacia arriba de aire que elimina los contaminantes estimuladores. El bostezo es una expiración lenta y profunda a través de la boca inusualmente abierta. Una teoría sostiene que bostezamos por la misma razón que a veces nos estiramos, para preparar los músculos y el sistema circulatorio para una acción. El reflejo del el estornudo es similar al reflejo de la tos, excepto en que es estimulado por contaminantes en la cavidad nasal. Un estallido de aire se dirige al exterior a través de la nariz y la boca, expulsando los contaminantes del sistema respiratorio. El hipo se utiliza para describir una contracción espasmódica e involuntaria del diafragma. Cuando se produce, por lo general al principio de la inspiración, la glotis se cierra de repente, produciendo un característico sonido. Puede estar producido por una irritación del nervio frénico o de los nervios sensitivos del estómago, o por una herida directa, o por presión directa en determinadas zonas cerebrales. Por fortuna, la mayoría de casos de hipo solo duran unos minutos y son banales....