Tema 13 Ventilación, perfusión pulmonar y difusión de gases PDF

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Tema 13

Celia García Rivera.

Capítulo 13: Ventilación, perfusión pulmonar y difusión de gases. ÍNDICE: 1-Componentes y Función. 2-Red alveolo Capilar. 3-Irrigación de los Pulmones. 3.1 Circulación Bronquial. 3.2 Circulación Pulmonar.

4-Inervación. 5-Relación con el pH. 6-Volúmen. 7-Presiones Parciales. 8-Relación Ventilación-Perfusión.

1-Componentes y funciones: La respiración es un proceso semivoluntario, podemos forzar cambios en la respiración, al contrario que el sistema cardíaco, que no se puede controlar. Dentro del sistema respiratorio, también intervienen los hematíes, enzimas, etc. Para poder transportar el oxígeno. Todo esto forma parte de la respiración celular.

·Vías aéreas altas: nariz, senos y faringe. ·Vías aéreas bajas: tráquea, bronquios, bronquiolos y unidad respiratoria

La principal función del pulmón es el intercambio de gases, que corresponde con la introducción de O2 en el organismo y la eliminación de CO2. El pulmón interviene también en las defensas del huésped, ya que funciona como una barrera primaria entre el mundo exterior y el interior del cuerpo. Los pulmones son flexibles, están recubiertos por la pleura visceral situados dentro de la caja torácica y por dentro están revestidos por la pleura parietal. Se pueden expandir y comprimir con mucha facilidad. Encontramos un espacio pleural situado entre las dos pleuras.

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En la inspiración las pleuras tienden a separarse al contrario que en la expiración. Entre ellas encontramos un líquido que evita el roce entre ellos. Por último el pulmón es un órgano metabólico que sintetiza y metaboliza numerosos compuestos. Los principales músculos respiratorios son el diafragma, los intercostales externos y los escalenos, todos ellos músculos esqueléticos. Los músculos esqueléticos aportan fuerza para la ventilación; la fuerza de contracción aumenta cuando se estiran los músculos, y se reduce cuando se acortan. La fuerza de contracción de los músculos respiratorios aumenta cuando el volumen pulmonar es más elevado. El diafragma es el principal músculo respiratorio cuyo movimiento ascendente o descendente aumenta o disminuye el nivel de la caja torácica. Del mismo modo lo realizan los músculos intercostales pero hacia los lados. También interviene el esternocleidomastoideo que tira de la clavícula hacia arriba. Este y el escaleno, los utilizamos cuando forzamos la respiración, son músculos inspiratorios auxiliares. La expiración es un proceso pasivo, ya que solo relajamos los músculos respiratorios volviendo a su posición inicial. Los abdominales son un ejemplo de músculo que se utilizaría en una expiración forzada y con ayuda también de los intercostales.

Igual que ocurre con el sistema arterial, las vías aéreas por donde el aire va a circular se van dividiendo en bronquios cada vez más pequeños, pasando por los bronquios principales que estos a su vez se van subdividiendo hasta que llegamos a un bronquio muy pequeño de un diámetro muy pequeño que es el bronquio terminal en el cual van a aparecer los sacos alveolares que son como racimos de uvas, y ese racimo de uvas, el rabito se correspondería con un bronquiolo respiratorio que se conecta al bronquiolo principal. Se forma un saco alveolar que es a donde nos interesa llevar el aire. La unidad fisiológica básica del pulmón es la unidad respiratoria que corresponde a los bronquios respiratorios, los conductos alveolares y los alveolos. Los bronquios pequeños están rodeados de una capa muscular que los bronquios más grandes no tienen, ya que los bronquios pequeños tienen que ser capaces de cerrarse o abrirse en un proceso denominado broncoconstricción o broncodilatación. Los alveolos adoptan una forma poligonal, constituidos por células epiteliales (neumocitos) de tipo I y de tipo II. Los neumocitos de tipo I forman la estructura del 2

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alveolo y constituyen el principal lugar de intercambio de gases. Los neumocitos de tipo II, en menos cantidad cuya función es la fabricación de una sustancia tensioactiva que se conoce como factor surfactante o factor tensioactivo parecido a un jabón para disminuir la tensión superficial en el alveolo. Los neumocitos tipo II son muy importantes para respirar.

2-Red alveolo capilar Lo importante es que llegue el aire, por eso es evidente que cualquier cosa que obstruya las vías aéreas, sea total o parcialmente, impide que el aire llegue a los alveolos, siendo la más grave una obstrucción a nivel de la tráquea. El intercambio de gases se realiza a través de una densa red de capilares y alveolos a modo de entramado. La red está constituida por células epiteliales alveolares de tipo I, células endoteliales capilares y sus correspondientes membranas basales. Se produce la difusión pasiva del O2 y el CO2, a través de la barrera hacia el plasma y los hematíes. Los hematíes atraviesan la barrera en menos de un segundo, tiempo suficiente para que se produzca el intercambio de gases.

3-Irrigación de los pulmones. 3.1-Circulación bronquial: Se origina en la aorta, las arterias bronquiales aportan sangre oxigenada a los pulmones. Estas arterias acompañan al árbol bronquial y se ramifican en él. Nutren las paredes de los bronquios, bronquiolos, vasos y nervios, y perfunden los ganglios linfáticos y gran parte de la pleura visceral. 3.2-Circulación pulmonar: El lecho capilar pulmonar es el más extenso del organismo y cubre una superficie de 70-80 metros cuadrados, que es casi igual a la superficie alveolar. El volumen capilar del pulmón en reposo es de 70ml, pero durante el ejercicio aumenta y casi llega a 200ml. La circulación pulmonar comienza en la aurícula derecha. La arteria pulmonar se ramifica e las arterias pulmonares principales derecha e izquierda, que irrigan los pulmones. Las arterias pulmonares son las únicas arterias de todo el cuerpo que llevan sangre desoxigenada. La sangre desoxigenada va atravesando una serie de vasos de calibre cada vez menor y que acaba en una red

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compleja de capilares. El intercambio de gases se produce a través de la red alvéolo capilar. La función de la circulación pulmonar es reoxigenar la sangre y eliminar el CO2. Tenemos una gran cantidad de alveolos que formarían una superficie muy grande, por eso es muy fácil el intercambio de gases y además no se necesita que todos los alveolos estén recibiendo sangre sino con que haya un porcentaje alto de ellos que esté funcionando bien sería suficiente. Además de la extensa superficie de intercambio también encontramos poca distancia entre el alveolo y la sangre, la membrana del alveolo tiene que ser muy delgada, es la membrana alveolo capilar. Del alveolo al capilar se difundirá el oxígeno y del capilar al alveolo se difundirá el CO2 siguiendo su gradiente de concentración. Los alveolos están muy bien irrigados por lo que reciben una gran cantidad de sangre ya que por ellos pasa todo el flujo cardíaco. Tanta sangre pasa por nuestro cuerpo como la que tiene que pasar por el territorio alveolar en la misma unidad de tiempo. Es así ya que esta sangre se envía a los pulmones y coja oxígeno y se desprenda del dióxido de carbono. Se suele pensar que lo más importante es tener una gran cantidad de oxígeno pero es mucho más importante es mantener el CO2 bajo, la mayoría de los problemas respiratorios no son producidos por falta de oxígeno, sino por la incapacidad de deshacerse del CO 2. EL CO2 se difunde unas 20 veces más rápido que el oxígeno tanto en los capilares como en los alveolos.

4-Inervación. La respiración es automática y se encuentra sometida al control del sistema nervioso central. El sistema nerviosos periférico incluye componentes sensitivos y motores. Los receptores de esta musculatura lisa son receptores β2 que responden a la estimulación simpática relajándose, que es muy importante. La acción del parasimpático esta mediado por receptores para la acetilcolina que son de tipo muscarínico y las fibras musculares lo que van a hacer es contraerse. El parasimpático provoca broncoconstricción mientras que el simpático produce broncodilatación.

5-Relación con el pH. El CO2 está muy relacionado con el pH ya que cuando se incrementa el nivel de CO2 en sangre disminuye el pH de la sangre, ya que se convierte en un ácido débil al combinarse con el agua. Por eso al respirar deprisa se produce una alcalosis respiratoria. Si dejamos de respirar podemos ver como los niveles de CO2 en sangre se elevan y producimos una acidosis respiratoria. Cuando el cuerpo por cualquier motivo empieza a producir ácido, en este caso se le denomina acidosis metabólica porque no tiene nada que ver con la respiración. Pero no existe la alcalosis metabólica, solo cuando ingerimos alcaloides, o por la pérdida del ácido del estómago, pero no hay ninguna condición del cuerpo que haga que se fabrique sustancias alcalinas. 4

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6- Volumen Espirometría: Consiste en hacer respirar a una persona a través de un tubo para medir el aire que entra y sale de los pulmones. Aire corriente 400ml aprox. -Espirometria estática, para medir volúmenes que entran y salen. -Espirometria dinámica: echa el volumen que puedas en un determinado tiempo. El aire extra que yo puedo inspirar es lo que se llama el volumen de reserva inspiratorio (aproximadamente 3L), como también se pueden vaciar más el volumen extra que puedo exhalar es el volumen de reserva expiratorio (aproximadamente 1L). El volumen máximo de aire que yo puedo meter en mis pulmones se llama capacidad vital que es la suma de los volúmenes anteriores. Esta capacidad vital esta alrededor de 4,5L. Los pulmones no pueden vaciarse nunca por completo, siempre queda un volumen de 0,8L aproximadamente que se denomina volumen residual, ya que está formado por el espacio muerto anatómico y el espacio muerto fisiológico. El espacio muerto anatómico es el principal responsable de este volumen residual.

-Disnea: Sensación de que falta aire, no porque no se pueda coger aire, sino por la dificultad de eliminar el aire del interior.

7-PRESIONES PARCIALES (IMPORTANTE)

Con los gases trabajamos con las presiones parciales. La presión parcial no es como la concentración pero más o menos la representa. El oxígeno representa el 21% del volumen de cada litro de aire y la presión parcial de oxígeno en el aire es de 160mm Hg. La presión parcial del CO2 se considera como cero, no es verdad, pero se aproxima ya que está en cantidades muy bajas. El aire tiene que ir pasando por las vías aéreas hasta llegar a los alveolos y se va mezclando el aire nuevo con el aire que ya hemos respirado, por eso la presión parcial de oxígeno de los alveolos es aproximadamente de 100mmHg, por lo que es un aire empobrecido en oxígeno.

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En la gráfica se observa cómo se parte de una presión parcial de 100mmHg o 150mmHg en el aire inspirado pero que en alveolo la presión parcial es de 100mmHg, pero la presión parcial del CO2 en el aire es 0 mientras que dentro del alveolo es de 40mmHg. Se ve la presión de los capilares. Se empieza con la sangre arterializada con 100mmHg de oxigeno que naturalmente vamos a perder oxigeno ya que los tejidos lo van a utilizar ofreciendo CO2 y al final tenemos el oxígeno que ha descendido a 40mmHg y el CO 2 se ha elevado en 6mmHg (46mmHg). Y en los alveolos se producirá el intercambio inverso a los tejidos, se cede CO 2 y se coge oxígeno. (IMPORTANTE EXÁMEN)

Dinámica ventilatoria en la expiración el aire tiene más dificultades para moverse que en la inspiración, esto se debe a un problema de presiones. La inspiración es un proceso que comparativamente ofrece poca resistencia al paso del aire, durante la expiración los bronquios se colapsan ligeramente, ya que cuando cogemos aire los pulmones se van hinchando pero cuando empezamos a exhalar, los pulmones se van comprimiendo por lo que cada vez el movimiento del aire hacia fuera se hace más difícil. El aire entra en los pulmones por una diferencia de presión. En el momento que haya una presión más baja dentro de las pleuras, el aire va a entrar en los pulmones. Bajamos la presión del espacio pleural, que es una bajada de presión muy pequeña, unos 4mmHg, pero es suficiente como para crear un gradiente de presión y que el aire entre en los alveolos. Gracias a esto somos capaces de coger aire, por ello no podemos aspirar líquidos, ya que la diferencia de presión que se genera es tan pequeña que eso solo vale para el aire que es un fluido muy poco denso.

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-Neumotorax: Entra el aire en el espacio pulmonar y el pulmón se colapsa. Hay muchos casos de neumotórax espontáneos en chicos jóvenes delgados sobre todo en el vértice superior del pulmón (la pleura visceral de forma espontánea se rompe).

Hipoventilación. Es una hipoventilación (problema de ventilación) por obstrucción parcial, se puede producir por un exceso de mucosidad alveolar o bronquial, porque haya agua o un edema de pulmón, etc. Se debe a que los bronquios están parcialmente obstruidos y el aire no se desplaza bien. En este caso podemos observar que la presión parcial de oxígeno ha disminuido y la presión parcial de CO 2 está más alta, debido a que no se renueva el aire bien.

Ventilación no es sinónimo de frecuencia respiratoria, la ventilación se refiere al flujo de aire efectivo que llega. Hiperventiación, se renueva aire de manera muy rápida y lo malo es la pérdida muy rápida de CO2 y puede producir mareos y la pérdida del conocimiento. Encontramos un gas que es el monóxido de carbono, se une intensamente a la hemoglobina y desplaza al oxígeno. En menos de medio segundo se produce el intercambio de oxígeno y CO 2, en un pulmón sano.

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8-RELACIÓN VENTILACIÓN-PERFUSIÓN La ventilación (V) y la perfusión (Q) pulmonares son elementos esenciales para la función normal, pero son insuficientes para garantizar un intercambio de normal de gases. El cociente ventilación-perfusión (V/Q) se define como el cociente entre la ventilación y el flujo de sangre. En los individuos sanos, la ventilación alveolar normal es unos 4l/min, y el flujo de sangre pulmonar es de unos 5l/min, por tanto el cociente de ventilación-perfusión sería de 0.8. Cuando la ventilación supera a la perfusión el cociente V/Q tendrá un valor superior a 1, mientras que cuando la perfusión sea mayor que la ventilación, este cociente valdrá menos de 1. El desajuste entre el flujo de sangre pulmonar y la ventilación determina una alternancia de la transferencia de oxígeno y CO2 La sangre pasa a los pulmones para realizar el intercambio de gases, ganar oxígeno y deshacerse del CO2, y ese es el objetivo. Para que eso ocurra necesitamos que el alveolo esté ventilado y además debe llegar bien la sangre a este, por lo que tiene que haber una buena relación entre ventilaciónperfusión, un valor que está alrededor de 1. Tenemos unos ejemplos.

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-Primero: Tenemos un alveolo con una perfusión completamente normal, la sangre entra sin ningún tipo de problema pero esta obstruido un bronquiolo terminal, por lo que el alveolo no está ventilado, la sangre pasa por allí pero sigue siendo sangre venosa. -Segundo: En este caso tenemos una hipoventilación, el alveolo se ventila pero no del todo, con lo cual la sangre se oxigena un poco pero no mucho. -Tercero: En este ejemplo tenemos un problema en el que no hay perfusión, el alveolo está completamente ventilado pero sin embargo no recibe sangre, es un alveolo que recibe poca sangre, el flujo no es suficientemente grande y se oxigena muy poco. -Cuarto: Buena ventilación y buena perfusión en ambos alveolos debido a una hipoperfusión.

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En pulmones sanos existen muchos alveolos que no está en un estado óptimo y es normal, ya sea por alveolos colapsados o porque no reciben casi sangre, etc. A esto es lo que llamamos el espacio muerto fisiológico, ya que no cumple ninguna función del objetivo que tiene que tener, y es fisiológico porque es algo que ocurre de manera normal un 3 o 5% de alveolos pueden estar en esta situación, además pueden ir cambiando esos alveolos en un instante están hipoventilados y en otro momento están ventilando bien y con la perfusión pasa exactamente lo mismo. -Perfusión: Es el proceso mediante el cual la sangre desoxigenada atraviesa el pulmón y se reoxigena. La mejor relación ventilación perfusión se da en las bases de los pulmones, en donde en general se consigue una mejor arterialización de la sangre.

Podemos observar como la perfusión va cambiando desde los vértices a la base de los pulmones. En los vértices la presión alveolar suele ser mayor que la sanguínea y entonces los capilares tienden a estar bloqueado, sin embargo a medida que descendemos a la base pulmonar la presión de los capilares de la sangre se va incrementando y desde las partes medias del pulmón y la parte inferior, la presión de la sangre es lo suficientemente alta como para que el alveolo no se cierre, ya que si los capilares llevan poca presión, (los alveolos son como un globo), el globo se infla y el alveolo se comprime, y no deja que se mueva la sangre. Por eso la sangre necesita tener más presión que la presión alveolar. (Perfusión) Las zonas de los vértices pulmonares ventilan menos que las bases pulmonares.

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En conclusión donde mejor funcionan los pulmones es en las partes bajas. No es que tengan una mejor ventilación o una mejor ventilación, sino que el equilibrio entre ventilación-perfusión es mejor. Todo esto se cumple cuando estás de pie, ya que si estás tumbado no hay tanta diferencia, ya que las variaciones se deben a la altura. La relación ventilación-perfusión (V/Q), cuando aumenta hay más ventilación que perfusión y si disminuye por debajo de un nos quiere decir que hay más perfusión que ventilación.

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