3 Fisiologia Respiratoria

7/29/2019 3 Fisiologia Respiratoria

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Fisiologa de la

Respiracin

Reinaldo Rodrguez Guerrero


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Reacciones metablicas (funcin normal) Clulas corporales

OxigenoLiberacin de CO2

Condiciones de acidez

Sistemas que aportan O2 y elimina CO2


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Atmsfera, constituida por distintos gases:

Nitrgeno (N) 78%Oxgeno (O2) 21%Otros 1%

Recordar la importancia del N2, ya que, en personassometidas a altas presiones ste se licua y difunde portodos los tejidos y la sangre, y al volver a presinatmosfrica ste se vuelve nuevamente gas produciendo

embolias masivas (enfermedad de los buzos).


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Pp del Aire seco

al nivel del mar

Pp del Aire seco

al si P H2O=47

Composicin del Aire

Nitrgeno

OxigenoCO2

Argn

Otros gases

% Aire

seco

78.084

20.9480.031

0.934

0.003

593.44

159.200.24

7.1

0.02

556.74

149.360.22

6.66

0.02

Gas


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La presin del gas seco inspirado, en unapersona con 37C de temperatura corporalser:

A nivel del mar donde PB = 760 mmHg

Presin gas seco inspirado = 760 - 47 = 713mmHg


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La temperatura es un propiedad fsica de los gases.

A temperaturas altas sus molculas se mueven ms

rpido. La temperatura se puede expresar en Grados

Kelvin.

K = C + 273

En escala K, 0 K = -273 Celsius

0 C = 273 K37 C = 310 K

Propiedades de los Gases


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La Presin de vapor de agua (P H2O), corresponde

al agua en fase gaseosa. El vapor de agua ejercepresin.

La presin de vapor de agua depende de latemperatura

El aire inspirado despus de su paso por las vasrespiratorias superiores se encuentra saturado convapor de H2O


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Volumen (V)

El volumen es el espacio ocupado por un gas.

El gas es compresible y su volumen estardeterminado por el espacio ocupado

Si un gas se comprime, su presin y volumense modificarn de acuerdo a las leyes de losgases.


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Presin (P)Est determinada por la frecuencia demovimiento de las molculas contra unasuperficie.

En fisiologa pulmonar la presin de un gas se

expresa en mm Hg o en Torr (1 mm Hg = 1Torr)

La presin del aire a nivel del mar es igual a 760mm Hg

La presin de un gas disuelto en lquido se llamatensin del gas


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Slo el 21% del aire que respiramos contiene O2, elque viaja por nuestro organismo en 2 formas:

Disuelto en sangre Unido a la hemoglobina de los glbulos rojos.

El O2 disuelto en sangre es intil para larespiracin celular, pero la presin parcial queejerce es fundamental para que ste se una alas molculas de hemoglobina en el interior delos glbulos rojos.

El O2 transportado por los glbulos rojos es elque participa el la respiracin celular.


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Los gases, incluido el O2 tienden a ocupar todo

el volumen disponible de cualquier espacio. Lapresin atmosfrica determina que ciertacantidad de gas este confinada a un volumenms limitado.

Esto explica el menor contenido de O2 en lasalturas donde la presin atmosfrica es menor.


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El significado de que sea el O2 el ltimo aceptor deelectrones

Nuestra principal razn para respirar es tomar oxgeno paraque acte como ltimo aceptor de electrones en laespiracin celular.

El agua producida representa alrededor de 1/3 de nuestrasnecesidades por da. El resto del agua necesaria debe serprovista a travs de la alimentacin o la bebida.

Cualquier reduccin en el oxgeno en nuestro organismorestringe severamente nuestra capacidad de producir ATP.Nuestros cerebros carecen de la ruta fermentativa y, porello, son particularmente sensibles a la deficiencia de O2


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Al igual que con el aparato cardiocirculatorio nos encontramoscon un sistema compuesto de varios elementos que deben

funcionar en forma integrada y con una gran coordinacin

Fisiologa de la Respiracin

Gas ambiental con O2Presin atmosfrica

Va area

Caja torxica

Fuelle respiratorio

AlvolosSistema circulatorio

La mezcla gaseosa a respirar debe

contener como promedio un 21% deO2 a una presin atmosfrica

apropiada (760 mmHg) y debe

contener una mnima concentracin

de CO2 para que este por diferencia

en sta concentracin pase de lasangre al alvolo.

Gas espirado = 16% de oxgeno


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Objetivo:Aportar oxgeno a las clulas del cuerpo

Eliminar el CO2 producto de reacciones metablicas

Cuatro procesosbsicos 1. Ventilacin pulmonar

2. Respiracin externa(Difusin alveolo capilar)

3. Transporte sanguneo de los gases

2. Respiracin interna (Difusina nivel de los tejidos)


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Definicin:Proceso de Intercambio de gases entre los pulmones y elmedio ambiente.

Presenta dos etapas:

Inspiracin (inhalacin)

Espiracin (exhalacin)

Transporte de gases desde el interior de los alveolos alexterior por conveccin, usando como medio el aire.


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Inspiracin

Expansin pulmonar

Contraccin muscular

Diafragma

Intercostales externos

Se hace plano

Recorre de 1 cm a 10 cm

Oblicuos Retraen costillas y esternn hacia adelante

Aumentan dimetro de cavidad torxica


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volumen 1

Presin 1

volumen 1/2

Presin 2

Ley de Boyle

Presin es inversamente proporcional al volumen del

contenedor

Ley de los gases asociada


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Volmenes iguales de gases a la misma temperatura ypresin contiene igual nmero de molculas:

A 273 K y 760 mmHg el nmero de molculas siempreocupar 22.4 LEl nmero de Avogadro = 6.02 x 1023 es el nmero demolculas en una masa de gas igual a su peso molecularen gramos.

PM O2 = 32, entonces 32 gr de O2 contienen 6.02 x 10

23 molculas

Ley de Avogadro


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Presin intrapleural

Siempre negativa

756 mm Hg

754 mm Hg

Presin intrapulmonar

Disminuye de

Expansin

758 mm Hg

760 mm Hg


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Respiracin normal en reposoEupnea

Superficial (torxica)

Profunda (abdominal)

Respiracin costal

Respiracin diafragmtica

Msculos accesorios

Esternocleidomastoideo,escalenos y pectoral menor


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Espiracin

Expulsin del aire de los pulmones

Gradiente de presin Pulmones > atmosfrico

Proceso normal Pasivo

Depende de la elasticidad pulmonar

Comienza con larelajacin muscular

Presiones internas Vuelven a la normalidad

Caractersticas:


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Conceptos asociados a la ventilacin

Adaptabilidad Facilidad en la expansin pulmonarAlta

BajaRelacionado conElasticidad

Tensin superficial

Resistencia de la va area Paredes de bronquios y alvolos

Capacidad y volumen

respiratorio

Adulto sano

12 resp / min

500 ml de aire x insp.

350 a los alvolos150 a resto de

cavidades


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Difusin Alveolo-Capilar

Proceso dependiente de la presiones parciales de losgases que existe entre el aire alveolar y la sangre capilar,al ser separadas por la membrana alveolo-capilar.

La presin parcial del O2 contenido en los alveolos esmayor que la contenida en la sangre que ingresa por loscapilares pulmonares. Causa flujo neto de los alveolos ala sangre

En el caso del CO2 el gradiente tiene un sentidoopuesto al del O2 y por lo tanto el CO 2 difunde desdela sangre capilar hacia el aire alveolar.


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Leyes de los gases asociadas

Ley decharles

Volumen del gas es directamente proporcional alT absoluta

Presin

cte.

volumen 1

Presin 1

T ambiente

calor

T >

Presin 1

volumen 2


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Ley de Dalton

En una mezcla de gases Presin parcial de cada gas

Independiente del restoPt = p1 + p2+ p3 + pi

Ley de Henry

Importante en la difusin intramembranosa

Cantidad de gas disuelto en un liquido Proporcional

P p del gas

Coeficiente de solubilidad

Temperatura cte.

Ej. Nitrgeno Muy bajo coef. de solubilidad

Se disuelve poco en el plasma sanguneo


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Fisiologa de la respiracin externa

La PaO2 est determinada por el equilibrio entre el consumo de

O2 del organismo y el aporte de la ventilacin. Este ltimodepende bsicamente de la presin parcial de O2 en el aireinspirado y, como sta depende de la presin baromtrica, laPaO2 "normal" es diferente segn la altitud del lugar donde serealiza la medicin.

Tabla 3-1PRESION PARCIAL EN AIRE ATMOSFRICO, TRAQUEAL Y ALVEOLAR

PO2 PCO2 PN2 PH2O

Aire ambiental seco a nivel del mar 159 0,30 600 0

Aire ambiental seco en Santiago (PB ) 149,6 0,29 565 0

Aire traqueal saturado agua, , Santiago 139,8 0,26 527,9 47

Aire alveolar saturado agua, , Santiago 90 40 528 47


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Pp. de O2 en los alvolos

a nivel del mar105mm Hg

Pp. de O2 en la sangredesoxigenada

40 mm Hg

La presin total del aire inspirado es igual a la presinatmosfrica. Si se le resta 47 mmHg, que es la presinproducida por el vapor de agua, una vez que el aire ha sidosaturado y calentado a 37C en la nariz y va area alta, setiene la presin total de aire inspirado seco. Al multiplicar estapresin por la fraccin que el O2 representa en el aire seco(0,2094 o 20,94%) se obtiene la presin parcial de O2.

Santiago 90 mm Hg


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Debido a diferencia en la Pp. de O2

Gas difunde hacia lasangre desoxigenada Equilibrio en la Pps.del O2

hasta

El bixido de carbono lo hace en direccin contraria

Pp del CO2 en la sangre desoxigenada 45 mm Hg

Pp del CO2 en el alveolo 40 mm Hg

El bixido de carbono difunde Elimina en los pulmones


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Factores que ayudan a la respiracin externa

Grosor de la membrana alveolo-capilar 0,5 um

Area total respiratoria Casi 70 m2

Estrechez de los capilares Mxima exposicin deeritrocitos

Eficacia de la respiracinexterna

Depende de varios factores

Altitud A > altitud menor difusin del oxigeno

Superficie total de intercambio: enfermedades

Volumen por min. de la respiracin:Efecto de drogas y otras sustancias


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El Agente Tensoactivo

Tensin superficial: En los alvolos el agua presente en las

paredes le confiere una fuerza elstica contrctil que seopone a la presin del aire.

Esta fuerza puede representar hasta 2/3 de la capacidadelstica de los pulmones

Hay una fina 'piel' en la superficie de cualquier lquido que seresiste a la penetracin. Esta 'piel' existe a causa de la carga

elctrica de las molculas de agua.

El extremo positivo de una molcula se enlaza con el extremonegativo de otra: el agua, literalmente, se engancha a s misma.

La atraccin elctrica entre molculas de agua, y en consecuenciala tensin superficial del agua, es la misma en la Tierra y en el

espacio. No hay diferencia


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Permite que los alvolos nose colapsen por la presin

excesivamente positiva quese generara si no estuvierapresente

Permite mantener los pulmonesexpandidos

Reduce la tensin superficial delagua debido a la afinidad de los

fosfolpidos al agua superficial ya la vez a la porcin hidrfobade los mismos

El agente tenso-activo: es una mezcla compleja demolculas de fosfolpidos, protenas e iones (Ca).

Secretadas por clulas epiteliales tipo II que representanun10% de la superficie alveolar.


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Efecto del radio del alveolo y la presin por tensin superficial

De acuerdo a

la siguienteformula:

En alvolos de menor radio significativo como en bebes prematuros que poseenalgo menos de un cuarto del radio promedio de un adulto (100 um) presentan

ms de cuatro veces la presin normal en sus pulmones.

La presin es inversamente proporcional al radio del alveolo

Adems recin entre el 6 y 7 mes se comienza a secretar el agente tensoactivo

Considerando esto la presin de un neonato en estas condiciones puede

alcanzar 6 a 8 veces la presin normal. Con esto sus pulmones tienden a

colapsar

Sndrome Disneico Neonatal


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Transporte de gases respiratorios

Transportador

Oxigeno

Presenta baja solubilidaden el agua

100 ml

desangre

0,3 mL

Los requerimientos corporales aproximados de 3.000 mL

por min, hacen que el transporte del O2 plasmtico seaabsolutamente ineficiente.

Se requiere un mecanismo ms eficiente


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97% del oxigeno Hemoglobina Protena Globina

PigmentoHeme 4 tomos de Hierro

Hb + O2 HbO2

Hemoglobina reducida Oxihemoglobina

La concentracin aproximada de O2 combinado con lahemoglobina (97,5% de saturacin y 15 gr Hb. por cada

100 mL de sangre) es de 20,8 mL de O2

Interaccin


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Factor + importante en lacombinacin

Pp del oxigeno

A > Pp. de O2 > combinacinHasta la saturacin de lahemoglobina

Capilares pulmonares Alta combinacin de O2 con hemoglobina

El pH pH cido Mejor separacin del O2 de lahemoglobina

Efecto Bohr> Concentracin de CO2

Se produce

Temperatura

A > temperatura Una > liberacin de O2


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Bixido de Carbono

Es transportado de tresmaneras:Disuelto en el plasmaEn forma de BicarbonatoUnido a protenas comocompuestos carbamnicos

Presenta una solubilidad 20 veces mayor que el O2


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Cada 100 ml de sangre desoxigenada4 mL de CO2

Disuelto < % = 90%

Hb + CO2 HbCO2

Hemoglobina Carminohemoglobina

CO2 disuelto se combinan lentamente en el plasma, peromas rpidamente en el citoplasma del eritrocito por laanhidrasa carbnica

Compuesto carbamnicos mas importante lo realiza

con la hemoglobina:

Factor + importante en la combinacin Pp del CO2


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En sntesis la mayor cantidad

de CO2 en la sangre se

encuentra en forma de

bicarbonato, una pequeacantidad presente en forma

disuelta al igual que como

carmino hemoglobina.


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Fisiologa de la respiracin interna

Debido a la funcin orgnica existe un consumo continuo de O2 yuna produccin continua de CO2, lo cual origina gradientes depresin parcial entre la sangre capilar y el liquido extracelular.

La Pp. del O2 sangre capilar es mayor que en la clula y por lo tanto

difunde hacia la clula.

El gradiente para el CO2 tiene el sentido opuesto; difundiendo desde la

clula hacia la sangre capilar.


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Pp de O2 en los capilares tisulares 105 mm Hg

Pp de O2 en las clulas 40 mm Hg

Reposo 25% del O2 disponible en la sangre oxigenada Clulas

Suficiente para cubrir necesidades de las clulas en reposo

Pp del CO2 de las clulas 45 mm Hg

Pp del CO2 la sangre capilar oxigenada 40 mm Hg

Resultado El CO2 difunde desde las clulas Lquido insterticial

Sangre oxigenadaHasta el equilibrio en las Pps


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Control de la Respiracin

Sistema nervioso

Centro respiratorios Tallo cerebral Msculos respiratorios

rea neumotxicaLimita la inspiracin facilitandola espiracin.Protuberancia

Control de ritmorespiratorio Responde a demanda corporal

Tresreas

Bulbo Ritmicidad medular

Area apnustica

rea apnustica: enva al rea inspiratorio impulsos estimulatorios que laactivan y prolongan la inspiracin con la que inhiben la espiracin. Estotiene lugar cuando el rea neumotxica esta inactiva.


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Centro de la Ritmicidad Bulbar

Se ubica en el tejido reticular del bulbo debajo del cuartoventrculo, un conjunto de neuronas que son llamadas elrea inspiratoria y espiratoria.

El rea inspiratoria esta relacionada con generacin de

potenciales inspiratorios, es decir descargas peridicas,hacia la musculatura respiratoria .El rea espiratoria en una ventilacin normal estainactiva, pero se activa en una ventilacin forzada.


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Control del Bulbo

Controla el ritmo bsico de la respiracin

Respiracin en reposoInspiracin

Espiracin

2 segundos

3 segundos

AREA INSPIRATORIAACTIVA INACTIVA

Contraccin deldiafragma y msculos

intercostales externos

Relajacin deldiafragma y msculos

intercostales externos

InspiracinNormal

EspiracinNormal

2 s 3 s


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Quimiorreceptores


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Respuestas a las variables qumicas


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Respuesta al pH:Al descender el pH volvindose levemente acido en la sangre

arterial, se estimula la ventilacin .Este evento es detectado por los quimiorreceptoresperifricos.

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