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esta es una monografia referente al aparato respiratorio, obteniendo la informacion de varios libros los cuales se mencionan en la bibñliografia asi como sus autores respectivamente, yo no soy el autor de esta infromacion, pero si recolecte la informacion mas importante de estos autores para una mejor comprencion de los que estudiamos carrereas en el area de la salud. asi mismo los derechos de autor pertenecen en este caso a los autores de los libros mencionados.
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RESUMEN
En la presente monografía abordaremos temas que nos ayuden a comprender
como funciona el aparato respiratorio, abordando temas en el aspecto morfológico
como fisiológico, trataremos de ubicar cada parte que compone a dicho sistema
desde las narinas o cavidades nasales, laringe, tráquea, bronquios, pulmones,
mediastino, pleuras etc. Veremos la importancia de cada una de estas zonas
anatómicas, por mencionar algunos como se lleva a cabo la filtración del aire en
las narinas por medio de la mucosa de las paredes respiratorias, a través del
moco, veremos también el intercambio gaseoso que ocurre en los pulmones,
también como dato importante abordaremos la capacidad pulmonar y el volumen
pulmonar, veremos como se transporta el oxigeno y el dióxido de carbono a través
de la sangre. De igual manera veremos la importancia de el aparato respiratorio en
la concentración de oxigeno en sangre y como suceden los fenómenos de
acidificación de la sangre por el dióxido de carbono lo cual reduce el pH de la
misma.
Todos estos procesos que nos ayudan a mantener oxigenado nuestro cuerpo y
que no es tan sencillo como parece lo cual hace que nuestro cuerpo sea
considerado una maquina perfecta y armónica
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APARATO RESPIRATORIO
INTRODUCCION
El aporte de oxigeno a nuestro cuerpo es un tema bastante interesante de abordar
donde el aparato respiratorio es el encargado de esta importante tarea, además de
este fenómeno el estudio de este aparato nos muestra como ayuda a otros
órganos a permanecer en un balance armónico para la correcta supervivencia de
lo que conocemos como homeostasis.
En esta monografía referente al aparato respiratorio revisaremos como es que
este aparato aporta oxigeno y libera dióxido de carbono del cuerpo; se
mencionaran las partes involucradas en este aparato y su función, es decir se dará
una amplia descripción de carácter anatómico y fisiológico.
2
DESARROLLO
Los órganos respiratorios sirven para el transporte del oxigeno a la sangre y por
medio de ella a los tejidos, así como de la expulsión de aire atmosférico del acido
carbónico.
CAVIDADES NASALES.-
El aire inspirado antes de ponerse en contacto con el delicado tejido de los
pulmones debe ser purificado de partículas de polvo, calentado y humedecido.
Esto se consigue en la cavidad nasal; aparte de esta se distingue la nariz externa,
compuesta en parte de un esqueleto óseo, y e parte cartilaginoso. La cavidad
nasal esta divida por un tabique llamado septo nasal. (Por detrás óseo y por
delante cartilaginoso), en dos mitades simétricas que por delante comunican con
el aire atmosférico a través de las nares o narinas (ventanas de la nariz), y por
detrás con la faringe, a través de las coanas.
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Las paredes de la cavidad junto con el septo y las conchas están tapizadas por la
mucosa que, en la región de las narinas, se continua con la piel, y por detrás, con
la mucosa faríngea.
La mucosa de la nariz contiene una serie de dispositivos para la elaboración del
aire inspirado, en primer lugar esta compuesta de un epitelio vibrátil cuyos cilios
constituyen un verdadero tapiz en el que se sedimenta el polvo.
Gracias a la vibración de los cilios en dirección de las coanas, el polvo
sedimentado es expulsado al exterior.
En segundo lugar, la membrana contiene glándulas mucosas (glándulas nasales),
cuya secreción envuelve las partículas de polvo facilitando su expulsión y
humedeciendo el aire.
En tercer lugar, el tejido submucoso es muy rico en capilares venosos, los cuales
en la conca inferior y en le borde inferior de la concha media constituyen plexos
muy densos, semejantes a los cuerpos cavernosos, que pueden ponerse
turgentes en diversas condiciones; su lesión provoca hemorragias nasales.
Esas formaciones tienen por misión el calentamiento y la regulación de la columna
de aire que pasa a través de la nariz.
4
LARINGE
Esta situada a nivel de las vertebras cervicales IV, V y VI, inmediatamente por
debajo del hueso hioideo, en la parte anterior del cuello, donde forma una
prominencia que se destaca claramente por debajo de los tegumentos. Por detrás
de la laringe se encuentra la faringe, con la que se comunica directamente a
través del orificio de entrada en la laringe, el adito de la laringe (aditus laryngis).
Por los lados de la laringe se extienden vasos sanguíneos importantes del cuello,
y por delante esta cubierta por los músculos infra hioideos (mm esternohioideo,
esternohioideo, omohioideo), por la fascia vertical y las proporciones superiores de
los lóbulos laterales del tiroides. Por debajo la laringe se continúa con la tráquea.
La laringe humana es un instrumento musical sorprendente, que representa la
combinación de dos instrumentos; no de viento y otro de cuerda. El aire aspirado a
través de la laringe provoca la vibración de los pliegues vocales (cuerdas vocales),
extendidos como las cuerdas de un violín y en cuyo resultado se originan los
sonidos. A diferencia de los instrumentos musicales, en la laringe varían tanto los
grados de tensión de los pliegues, como las dimensiones y la forma de la cavidad
por donde circula el aire, que se consigue por la contracción de los músculos de la
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cavidad bucal, de la lengua, la faringe y de la propia laringe, dirigidos por el
sistema nervioso. Esto ultimo distingue al hombre de los antropoides, incapaces
de regular la columna de aire espirado, lo que es indispensable para el canto y e
lenguaje.
TRAQUEA.-
Es la prolongación de la laringe que se inicia a nivel del borde inferior de la VI
vertebra cervical y termina del borde superior de la V vertebra torácica, donde se
bifurca en los dos bronquios, derecho e izquierdo (bifurcación traqueal). La
longitud de la tráquea oscila entre 9 y 11 cm, y su diámetro transversal es, por
termino medio de 15 a 18 mm.
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La tráquea, en la parte superior de su
segmento cervical, es abarcada por la glándula
tiroidea, por detrás, se aplica al esófago, y por
sus lados se extienden las arterias carótidas
primitivas. Además del istmo del tiroides, la tráquea esta cubierta por delante por
los músculos esternohioideo y esternohioideo, excepto en la línea media donde los
bordes del musculo se separan. El espacio comprendido entre la cara posterior de
estos músculos, junto con la fascia que los cubre, ya la cara anterior de la tráquea
(espacio pre traqueal), se encuentra ocupado por tejido laxo y los vasos
sanguíneos del tiroides (a. tiroides superior y plexo venoso). El segmento torácico
de la tráquea se relaciona por delante con el mango del esternón, los restos del
timo y los vasos. La situación de la tráquea por delante del esófago esta
relacionada con su desarrollo, la cual tiene su origen en la pared ventral del
intestino anterior.
La pared de la tráquea consta de 16 a 20 anillos cartilaginosos incompletos,
cartílagos traqueales (cartilágines tracheales), unidos entre si por unos ligamentos
fibrosos denominados ligamentos anulares (ligg. Annularia); cada anillo se
extiende solamente en dos tercios de circunferencia.
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BRONQUIOS.-
Se inician en la bifurcación de la tráquea, casi en ángulo recto, y se dirigen al hilio
del pulmón correspondiente. El derecho es algo más ancho que el izquierdo, en
correspondencia con el hecho de que el pulmón derecho es mas voluminoso que
el izquierdo.
Al mismo tiempo, el bronquio izquierdo es casi dos veces mas largo que el
derecho; en el derecho el numero de anillos cartilaginosos es de 6 a 8; y en el
izquierdo de 9 a 12.
El bronquio derecho adopta una posición más vertical que el izquierdo, siendo
como la prolongación de la tráquea. Por encima del bronquio derecho se extiende
en forma de arco postero anterior, la vena ácigos, en dirección a la vena cava
superior, sobre el bronquio izquierdo se encuentra el arco de la aorta.
La mucosa de los bronquios tiene una estructura idéntica a la de la tráquea.
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PULMONES.-
Están situados en la cavidad torácica a los lados del corazón y de los grandes
vasos, dentro de los sacos pleurales y separados uno de otro por el mediastino.
Este último se extiende desde la columna vertebral por detrás, hasta la pared
torácica anterior, por delante.
El pulmón derecho es mas voluminoso que el izquierdo (aproximadamente en un
10 %), y al mismo tiempo es algo mas corto y ancho, a causa, en primer lugar, de
que la cúpula diafragmática derecha se encuentra mas elevada que la izquierda
(bajo la acción del voluminoso lóbulo derecho del hígado); y en segundo termino,
debido a que el corazón esta situado mas a la izquierda que a la derecha, lo que
hace disminuir la anchura del pulmón izquierdo.
Cada pulmón tiene la forma de un semicono irregular con una base dirigida hacia
abajo y un ápice o vértice redondeado.
El pulmón se divide por unas fisuras en lóbulos, a estas fisuras se les conoce con
el nombre de Fisuras lobulares.
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La fisura oblicua, que presentan ambos pulmones, tienen un inicio relativamente
elevado; a unos 6-7 cm más abajo del ápice, descendiendo luego oblicuamente
hacia la cara diafragmática, penetrando profundamente en la substancia pulmonar.
Ella separa en cada pulmón, el lóbulo superior del inferior. Además de esta fisura,
en el pulmón derecho existe una segunda fisura.
La Fisura Horizontal, que se extiende a nivel de la cuarta costilla. Esta delimita el
lóbulo superior derecho, una zona cuneiforme que constituye el lóbulo medio. De
esta suerte, en el pulmón derecho existen tres lóbulos: superior, medio e inferior.
En cambio en el pulmón izquierdo se compone solamente de dos lóbulos: uno
superior en el que esta incluido el ápice pulmonar; y otro inferior, mas voluminoso
que el superior. En el mismo se incluye casi toda la cara diafragmática y gran
parte del borde posterior, obtuso, del pulmón. En el borde anterior del pulmón
izquierdo en su parte inferior, se encuentra la incisura cardiaca del pulmón
izquierdo, donde el pulmón, como si estuviera desplazado por el corazón, deja al
descubierto una parte considerable del pericardio. Por debajo, esa incisura esta
limitada por un saliente del borde anterior denominado Língula.
La Língula y la parte del pulmón próxima a la misma corresponden al lóbulo medio
del pulmón derecho.
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FUNCION DE LOS PULMONES
La función básica de los pulmones es el intercambio gaseoso (oxigenación de la
sangre y eliminación del anhídrido carbónico de la misma). La penetración en los
pulmones del aire saturado de oxigeno y la expulsión del aire al exterior están
asegurados tanto por los movimientos activos de la pared torácica y del diafragma,
como por la capacidad retráctil del propio pulmón en combinación con la actividad
de las vías respiratorias.
En este proceso, sobre la actividad retráctil y la ventilación de los lóbulos inferiores
influyen poderosamente el diafragma y la parte inferior del tórax, mientras que la
ventilación y las variaciones de volumen de los lóbulos superiores se realizan
principalmente con ayuda de los movimientos de la parte superior del tórax.
El papel fisiológico de los pulmones no se reduce exclusivamente al intercambio
gaseoso. Su complicada estructura anatómica corresponde también a la
complejidad de sus manifestaciones funcionales; actividad de las paredes
bronquiales en la respiración, función secretora eliminatoria, participación en los
cambios metabólicos (acuoso, lipoide y salino, con la regulación del balance del
cloro) lo que tiene importancia en el mantenimiento del equilibrio acido base en el
organismo.
Existen también indicaciones sobre la combinación de funciones de
complementación reciproca de los pulmones y el hígado reunidas en el concepto
de sistema hematopulmonar. Se considera definitivamente comprobada la
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existencia en los pulmones de un sistema celular potentemente desarrollado, que
manifiesta propiedades fagocitarias.
SACOS PLEURALES Y MEDIASTINO
En la cavidad torácica existen tres sacos serosos aislados entre si; uno para cada
pulmón y otro medio para el corazón. La serosa del pulmón se denomina pleura y
esta compuesta de dos hojas, una visceral, (pleura pulmonar) y otra parietal,
(pleura parietal).
La pleura pulmonar.- envuelve al pulmón y se adhiere íntimamente a la substancia
del mismo que no puede ser despegada sin alterar la integridad de su tejido;
penetra en las cisuras pulmonares, aislando de esta suerte, los lóbulos del pulmón
uno del otro.
En los bordes agudos de los pulmones se encuentran las protrusiones papilares
de las pleuras. La pleura pulmonar, que envuelve al pulmón por todos lados, se
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encuentra directamente en la pleura parietal a nivel de la raíz. En el borde inferior
de la raíz del pulmón, las hojas serosas de sus caras anterior y posterior se unen
formando un pliegue, el ligamento pulmonar que desciende verticalmente por la
cara medial del pulmón y se inserta en el diafragma.
La pleura parietal.- constituye la hoja externa de la bolsa serosa de los pulmones.
Por su cara externa esta adherida a las paredes de la cavidad torácica, mientras
que la interna esta dirigida directamente hacia la pleura pulmonar.
La cara interna de la pleura se encuentra tapizada por el mesotelio y lubricada por
una pequeña cantidad de líquido seroso que le da un aspecto brillante y disminuye
el roce de las hojas pleurales, pulmonar y parietal, durante los movimientos
respiratorios.
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FISIOLOGIA DEL APARATO RESPIRATORIO
Los objetivos de la respiración son proporcionar oxigeno a los tejidos y retirar el
dióxido de carbono. Para conseguir esos objetivos la respiración se puede dividir
en cuatro funciones principales:
1. Ventilación pulmonar, que se refiere al flujo de entrada y salida de aire
entre la atmosfera y los alveolos pulmonares.
2. Difusión de oxigeno y dióxido de carbono entre los alveolos y la sangre
3. Transporte de oxigeno y dióxido de carbono en la sangre y los líquidos
corporales hacia las células de los tejidos corporales.
4. Regulación de la ventilación y otras facetas de la respiración.
MECANICA DE LA VENTILACION PULMONAR
Músculos que causan la expansión y contracción pulmonar
Los pulmones se pueden contraer y expandir de dos maneras:
1. mediante el movimiento hacia arriba y hacia abajo del diafragma para
alargar o acortar la cavidad torácica.
2. Mediante la elevación y el descenso de las costillas para aumentar y
reducir el diámetro anteroposterior de la cavidad torácica.
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La respiración tranquila normal se consigue casi totalmente por el primer
mecanismo, es decir, por el movimiento del diafragma. Durante la inspiración la
contracción del diafragma tira hacia debajo de las superficies inferiores de los
pulmones. Después durante la espiración el diafragma simplemente se relaja, y el
retroceso elástico de los pulmones, de la pared torácica y de las estructuras
abdominales comprime los pulmones y expulsa el aire. Sin embargo durante la
respiración forzada las fuerzas elásticas no son suficientemente potentes para
producir la expiración rápida necesaria, de modo que se consigue una fuerza
adicional principalmente mediante la contracción de los músculos abdominales,
que e3mpujan el contenido abdominal hacia arriba contra la pared inferior del
diafragma, comprimiendo de esta manera los pulmones.
El segundo método para expandir los pulmones es elevar la caja torácica. Esto
expande los pulmones porque, en la posición de reposo natural, las costillas están
inclinadas hacia abajo, lo que permite que el esternón se desplace hacia abajo y
hacia atrás hacia la columna vertebral, pero cuando la caja costal se eleva, las
costillas se desplazan hacia adelante casi en línea recta, de modo que el esternón
también se mueve hacia adelante, alejándose de la columna vertebral y haciendo
que el diámetro anteroposterior del tórax sea aproximadamente un 20 % mayor
durante la inspiración máxima que durante la espiración. Por tanto, todos los
músculos que elevan la caja torácica se clasifican como músculos inspiratorios y
los músculos que hacen descender la caja torácica se clasifican como músculos
espiratorios. Los músculos más importantes que elevan la caja torácica son los
intercostales externos, aunque otros músculos que contribuyen son:
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1. Los músculos esternocleidomastoideos, que elevan el esternón
2. Los serratos anteriores, que elevan muchas de las costillas
3. Los escalenos, que elevan las dos primeras costillas.
Los músculos que tiran hacia abajo de la cara costal durante la espiración son
principalmente:
1. Los rectos del abdomen, que tienen el potente efecto de empujar hacia
abajo las costillas inferiores al mismo tiempo que ellos y algunos otros
músculos abdominales también comprimen el contenido abdominal hacia
arriba contra el diafragma, y
2. Los intercostales internos.
Contraccion y exxpansion de la caja toracica durante la espiracion y la inspiracion,
1que muestra la contraccion diafragmatica, la funcion de los musculos
intercostales y la elevacion y descenso de la caja costal.
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MOVIMIENTOS DE ENTRADA Y SALIDA DEL AIRE DE LOS PULMONES Y
PRESIONES QUE ORIGINAN EL MOVIMIENTO
El pulmon es una estructura elastica que se colapsa como un globo y expulsa el
aire atraves de la traquea siempre que no haya ninguna fuerza que lo mantenga
insuflado. Ademas, no hay uniones entre el pulmon y las paredes de la caja
toracica, excepto en el punto en el que esta suspendido del mediatino en el hilio.
Por el contrario, el pulmon flota en la cavidad toracica, rodeado por una capa
delgada de liquido pleural que lubrica el movimiento de los pulmones en el interior
de la cavidad.
Ademas, la aspiracion continua del exceso de liquido hacia los conductos linfaticos
mantiene una ligera presion negativa entre la superficie visceral del pulmon y la
superficie pleural parietal de la cavidad toracica.
Por tanto, los pulmones estan sujetos a la pared toracica como si estuvieran
pegados, excepto por que estan bien lubricados y se pueden deslizar libremente
cuando el torax se expande y se contrae.
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PRESION PLEURAL Y SUS CAMBIOS DURANTE LA RESPIRACION
La presion pleural es la presion del liquido que esta en el delgado espacio que hay
entre la pleura pulmonar y la pleura de la pared toracica. Como se ha señalado
antes, normalmente hay una aspiracion ligera, lo que significaa que hay una
presion ligeramente negativa. La presion pleural normal al comienzo de la
inspiracion es de aproximadamente -5cm H2O, que es la magnitud de la
aspiracion necesaria para amntener los pulmones expandidos hasta su nivel de
reposo. Despues, durante la inspiracion normal, la expansion de la caja toracica
tira hacia afuera de los pulmones con mas fuerza y genera una presion mas
negativa, hasta un promedio de aproximadamente -7,5 cm H2O. despues durante
la espiracion se produce esencialmente una inversion de estos fenomenos.
PRESION ALVEOLAR
La presion alveolar es la presion del aire que hay en el interior de los alveolos
pulmonares. Cuando la glotis esta abierta y no hay flujo de aire hacia el interior de
los pulmones, las presiones en todas las partes del arbol respiratorio, hasta los
alveolos, son iguales a la presion atmosferica, que se considera que es la presion
de referencia cero en las vias aereas (es decir, presion de 0 cm H2O). para que se
produzca un movimiento de entrada de aire hacia los alveolos durante la
inspiracion, la presion de los alveolos debe disminuir hasta un valñor ligeramente
inferior a la presion atmosferica (debajo de cero).
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DISTENSIBILIDAD DE LOS PULMONES
El volumen que se expanden los pulmones por cada aumento unitario de presion
transpulmonar (si se da tiempo suficiente para alcanzar el equilibrio) se denomina
distensibilidad pulmonar. La distensibilidad pulmonar total de los dos pulmones en
conjunto en el ser humano adulto normal es en promedio de aproximadamente
200 ml de aire por cada cm H2= de presion transpulmonar. Es decir, cada vez que
la presion transpulmonar aumenta 1 cm H2O, el volumen pulmonar, despues de
10 a 20 segundos, se expande 200 ml.
ENERGIA NECESARIA PARA LA RESPIRACION.
Durante la respiracion tranquila normal para la ventilacion pulmonar solo es
necesario entre 3 % y el 5 % de la energia total que consume el cuerpo. Pero
durante el ejercicio intenso la cantidad de energia necesaria puede aumentar
hasta 50 veces, especialmente si la persona tiene cualquier grado de aumento de
la resistencia de las vias aereas o de disminucion de la distensibilidad pulmonar.
Por tanto una de las principaleslimitaciones de la intensidad del esfuerzo que se
puede realizar es la capacidad de la persona de proporcionar energia muscular
suficiente para el proceso respiratorio de manera aislada.
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VOLUMENES Y CAPACIDADES PULMONARES
Un metodo sencillo para estudiar la ventilacion pulmonar es registrar el
movimiento del volumen de aire que entra y sale de los pulmones, lo que se
denomina espirometria. La manera de hacerlo es con un espirometro basico tipico,
que esta formado por un tambor invertido sobre una camara de agua, con el
tambor equilibrado por un peso. En el tambor hay gas respiratorio, habitualmente
aire u oxigeno; un tubo conecta la boca con la camara de gas. Cuando se respira
hacia el interior y el exterior de la camara, el tambior se eleva y desciende, y se
hace un registro adecuado en una hoja de papel en movimiento.
Espirómetro básico típico.
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VOLUMENES PULMONARES
Enseguida observaremos cuatro volúmenes pulmonares que, sumados, son
iguales al volumen máximo al que se pueden expandir los pulmones. El significado
de cada uno de estos volúmenes es el siguiente:
1. Volumen corriente.- es el volumen de aire que se inspira o se espira en
cada respiración normal; es igual a aproximadamente 500 ml en el varón
adulto.
2. El volumen de reserva inspiratoria.- es el volumen adicional de aire que
se puede inspirar desde un volumen corriente normal y por encima del
mismo cuando la persona inspira con una fuerza plena, habitualmente
es igual a 3000 ml aproximadamente.
3. Volumen de reserva espiratoria.- es el volumen adicional máximo de aire
que se puede espirar mediante una espiración forzada después del final
de una espiración a volumen corriente normal; normalmente es de 1100
ml aproximadamente.
4. Volumen residual.- es el volumen de aire que queda en los pulmones
después de la espiración mas forzada; este volumen es en promedio de
1200 ml aproximadamente.
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Diagrama que muestra los movimientos respiratorios durante la respiración normal
y durante la espiración y espiración máximas.
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Volumen minuto.- es la cantidad total de aire nuevo que pasa hacia las vías
respiratorias en cada minuto; es igual al volumen corriente multiplicado por la
frecuencia respiratoria por minuto. El volumen corriente normal es de
aproximadamente 500 ml y la frecuencia respiratoria normal es de
aproximadamente 12 respiraciones por minuto. Por tanto, el volumen respiratorio
por minuto es en promedio 6 L / min. Una persona puede vivir durante un periodo
breve con un volumen respiratorio de tan solo 1,52 L / min. Y una frecuencia
respiratoria de solo 2 a 4 respiraciones por minuto.
La frecuencia respiratoria aumenta de manera ocasional a 40 a 50 por minuto, y el
volumen corriente se puede hacer tan grande como la capacidad vital,
aproximadamente de 4600 ml en un varón adulto joven. Esto puede dar un
volumen respiratorio minuto mayor de 200 L / min, o mas de 30 veces el valor
normal. La mayor parte de las personas no puede mantener más de la mitad a dos
tercios de estos valores durante más de un minuto.
Ventilación alveolar.- la función de la ventilación pulmonar es renovar
continuamente el aire de las zonas de intercambio gaseoso de los pulmones, en
las que el aire esta próximo a la sangre pulmonar. Estas zonas incluyen los
alveolos, los sacos alveolares, los conductos alveolares y los conductos
respiratorios. La velocidad a la que llega a estas zonas el aire nuevo se denomina
ventilación alveolar.
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MOCO QUE RECUBRE LAS VIAS RESPIRARTORIAS
Todas las vías respiratorias, desde la nariz a los bronquiolos terminales, están
humedecidas por una capa de moco que recubre toda la superficie. El moco es
secretado en parte por las células caliciformes mucosas individuales del
recubrimiento epitelial de las vías aéreas y en parte por pequeñas glándulas
submucosas. Además de mantener humedecidas las superficies, el moco atrapa
partículas pequeñas que están en el aire inspirado e impide que la mayoría de
ellas llegue a los alveolos. El propio moco es eliminado de las vías aéreas de la
siguiente manera:
Toda la superficie de las vías respiratorias tanto en la nariz como en las vías
inferiores hasta los bronquiolos terminales, esta tapizada por epitelio ciliado que
tiene aproximadamente 200 cilios por cada una de las células epiteliales.
Estos cilios baten continuamente a una frecuencia de 10 a 20 veces por segundo,
y son deglutidos o son expulsados hacia el interior por medio de la tos.
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INTERCAMBIO CAPILAR DEL LÍQUIDO EN LOS PULMONES Y DINAMICA
DEL LÍQUIDO INTERSTICIAL PULMONAR
La dinámica del intercambio de líquido a través de las membranas capilares
pulmonares es cualitativamente la misma que en los tejidos periféricos. Sin
embargo, cuantitativamente hay diferencias importantes, como se señala a
continuación:
1. La presión pulmonar es baja, de aproximadamente 7mm Hg, en
comparación con una presión capilar funcional mucho mayor en los tejidos
periféricos, de aproximadamente 17 mm Hg.
2. La presión del liquido intersticial del pulmón es ligeramente mas negativa
que en el tejido subcutáneo periférico. (este valor se ha medido de dos
formas: con una micropipeta insertada en el intersticio pulmonar, que da un
valor aproximadamente de -5 mm Hg, y midiendo la presión de absorción
del liquido desde los alveolos, que da un valor de aproximadamente -8 mm
Hg).
3. Los capilares pulmonares son relativamente permeables a las moléculas
proteicas, de modo que la presión osmótica coloidal del liquido intersticial
pulmonar es de aproximadamente 14 mm Hg, en comparación con menos
de la mitad de este valor en los tejidos periféricos.
4. Las paredes alveolares son muy delgadas, y el epitelio alveolar que recubre
las paredes alveolares es tan débil que se puede romper si la presión
positiva en los espacios intersticiales es mayor que la presión del aire
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alveolar (mayor de 0 mm Hg), lo que permite el paso de líquido desde los
espacios intersticiales hacia los alveolos.
Después de que los alveolos se hayan ventilado con aire limpio, la siguiente fase
del proceso respiratorio es la difusión de oxigeno desde los alveolos hacia la
sangre pulmonar y la difusión del dióxido de carbono en la dirección opuesta,
desde la sangre.
El proceso de difusión es simplemente el movimiento aleatorio de moléculas que
entrecruzan su trayectoria en todas las direcciones a través de la membrana
respiratoria y los líquidos adyacentes. Sin embargo, en fisiología respiratoria no
solo interesa el mecanismo básico mediante el que se produce la difusión, sino
también la velocidad a la que ocurre; este es un problema mucho más complejo,
que precisa un conocimiento mas profundo de la física de la difusión y del
intercambio gaseoso.
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FISICA DE LA DIFUSION GASEOSA Y PRESIONES PARCIALES DE GASES
Todos los gases importantes en fisiologia respiratoria son moleculas simples que
se mueven libremente entre si, que es el proceso que se denomina difusion. Esto
tambien se aplica a los gases que estan disueltos en los liquidos y en los tejidos
del cuerpo.
Para que se produzca la difusion debe haber una fuente de energia. Esta procede
del movimiento cinetico de las propias particulas. Excepto a la temperatura del
cero absoluto, todas las moleculas de toda la materia estan experimentando
movimiento de manera continua. En el caso de las moleculas libres que no estan
unidas fisicamente a otras, esto significa un movimiento lineal a una velocidad
elevada hasta que chocan con otras moleculas. Despues rebotan en direcciones
nuevas y siguen chocando de nuevo con otras moleculas. De esta forma, las
moleculas se mueven de manera rapida y aleatoria entre si.
HUMIDIFICACION DE AIRE EN LAS VIAS RESPIRATORIAS
El aire atmosferico esta compuesto casi totalmente por oxigeno y Nitrogeno,
normalmente casi no contiene dioxido de carbono y poco vapor de agua. Sin
embargo, tan pronto como el aire atmosferico entra en las vias respiratorias esta
expuesto a los liquidos que recubren las superficies respiratorias.incluso antes de
que el aire entre en los alveolos, se humidifica totalmente (a todos los efectos
practicos).
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La presion parcial de vapor de agua a una temperatura corporal normal de 37°C
es de 47 mm Hg, que es, por tanto, la presion parcial de vapor de agua alveolar,
como la presion total en los alveiolos no puede aumentar por encima de la presion
atmosferica (760 mm Hg a nivel del mar), este vapor de agua simplemente diluye
todos los demas gases que estan en el aire inspirado
CONCENTRACION Y PRESION PARCIAL DE CO2 EN LOS ALVEOLOS
El dióxido de carbono se forma continuamente en el cuerpo y después se
transporta por la sangre hacia los alveolos; se elimina continuamente de los
alveolos por la ventilación.
AIRE ESPIRADO.- el aire espirado es una combinación del aire del espacio
muerto y del aire alveolar; por tanto, su composición global esta determinada por:
1. La cantidad de aire espirado que es aire del espacio muerto
2. La cantidad que es aire alveolar.
La primera porción de este aire, que es aire del espacio muerto de las vías aéreas
respiratorias, es aire humidificado típico, después cada vez mas aire alveolar se
mezcla con el aire del espacio muerto hasta que finalmente se ha eliminado el aire
del espacio muerto y solo se espira aire alveolar al final de la espiración. Por tanto,
el método para obtener aire alveolar para su estudio es simplemente obtener una
muestra de la última porción del aire espirado después de que una espiración
forzada haya eliminado todo el aire del espacio muerto.
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El aire espirado normal, que contiene tanto aire del espacio muerto como aire
alveolar, tiene concentraciones y porciones parciales de gases, es decir
concentraciones que están entre las del aire alveolar y las del aire atmosférico
humidificado.
Unidad respiratoria
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TRANSPORTE DE OXIGENO Y DIOXIDO DE CARBONO EN LA SANGRE Y
LIQUIDOS TISULARES
Una vez que el oxigeno ha difundido desde los alveolos hacia la sangre pulmonar,
es transportado hacia los capilares de los tejidos periféricos combinado casi
totalmente con la hemoglobina. La presencia de hemoglobina en los eritrocitos
permite que la sangre transporte de 30 a 100 veces mas oxigeno de lo que podría
transportar en forma de oxigeno disuelto en el agua de la sangre.
En las células de los tejidos corporales, el oxigeno reacciona con varios nutrientes
para formar grandes cantidades de dióxido de carbono, este dióxido de carbono
entra en los capilares tisulares y es transportado de nuevo hacia los pulmones.
El dióxido de carbono al igual que el oxigeno, también se combina en la sangre
con sustancias químicas que aumentan de 15 a 20 veces el transporte de dióxido
de carbono.
TRANSPORTE DE OXIGENO A LA SANGRE ARTERIAL
Aproximadamente el 98 % de la sangre que entra en la aurícula izquierda desde
los pulmones acaba de atravesar los capilares alveolares y se ha oxigenado hasta
una PO2 de aproximadamente 104 mm Hg. Otro 2 % de la sangre ha pasado
desde la aorta a través de la circulación bronquial, que vasculariza principalmente
los tejidos profundos de los pulmones y no esta expuesta al aire pulmonar. Este
flujo sanguíneo se denomina flujo de derivación, lo que significa que la sangre se
deriva y no atraviesa las zonas de intercambio gaseoso. Cuando sale de los
pulmones, la PO2 de la sangre que pasa por la derivación es aproximadamente la
30
de la sangre venosa sistémica normal, de aproximadamente 40 mm Hg. Cuando
esta sangre se combina en las venas pulmonares con la sangre oxigenada
procedente de los capilares alveolares, esta denominada mezcla venosa de
sangre, hace que la PO2 de la sangre que entra en el corazón izquierdo y que es
bombeada hacia la aorta disminuya hasta aproximadamente 95 Mm Hg.
FUNCION DE LA HEMOGLOBINA EN EL TRANSPORTE DE OXIGENO
En condiciones normales aproximadamente el 97 % del oxigeno que se transporta
desde los pulmones a los tejidos es transportado en combinación química con la
hemoglobina de los eritrocitos. El 3 % restante se transporta en estado disuelto en
el agua del plasma y de las células de la sangre. Así, en condiciones normales el
oxigeno es transportado hacia los tejidos casi totalmente por la hemoglobina.
CANTIDAD MAXIMA DE OXIGENO QUE SE PUEDE COMBINAR CON LA
HEMOGLOBINA DE LA SANGRE.
La sangre de una persona normal contiene aproximadamente 15 g de
hemoglobina por cada 100 ml de sangre, y cada gramo de hemoglobina se puede
unir a un máximo de 1,34 ml de oxigeno (1,39 ml cuando la hemoglobina es
químicamente pura; las impurezas, como la metahemoglobina, reducen esta
cantidad). Por tanto, 15 x 1,34 es igual a 20,1 lo que significa que, en promedio,
los 15 g de hemoglobina de 100 ml de sangre se pueden combinar con un total de
31
casi exactamente 20 ml de oxigeno si la hemoglobina esta saturada al 100 %. Esto
generalmente se expresa como 20 volúmenes por ciento, en una persona normal
estos valores también se pueden expresar en la curva de disociación oxigeno-
hemoglobina, en forma de volumen porcentual de oxigeno; en lugar de la
saturación porcentual de la hemoglobina como se muestra en la siguiente escala.
Curva de disociación oxigeno hemoglobina
En esta imagen se demuestra un aumento progresivo del porcentaje de
hemoglobina unida al oxigeno a medida que aumenta la PO2 sanguínea, lo que se
denomina, saturación porcentual de hemoglobina. Como la sangre que sale de los
pulmones y entra en las arterias sistémicas habitualmente tiene una PO2 de
32
aproximadamente 95 mm Hg, se puede ver en la curva de disociación que la
saturación de oxigeno habitual de la sangre arterial sistémica es en promedio del
97 %. Por el contrario en la sangre venosa, que vuelve desde los tejidos
periféricos la PO2 es de aproximadamente 40 mm Hg, y la saturación de la
hemoglobina es en promedio del 75 %.
TRANSPORTE DEL DIOXIDO DE CARBONO EN LA SANGRE
Para comenzar el proceso del transporte del dióxido de carbono, el dióxido de
carbono difunde desde las células de los tejidos en forma de dióxido de carbono
molecular disuelto. Cuando entra en los capilares tisulares el dióxido de carbono
inicia una serie de reacciones físicas y químicas casi instantáneas, las cuales son
esenciales para el transporte de dióxido de carbono.
Transporte del dióxido de carbono en la sangre
33
TRANSPORTE DEL DIOXIDO DE CARBONO EN ESTADO DISUELTO
Una pequeña parte del dióxido de carbono se transporta en estado disuelto hasta
los pulmones. Se debe recordar que la PCO2 de la sangre venosa es de 45 mm
Hg y la de la sangre arterial es de 40 mm Hg. La cantidad de dióxido de carbono
que esta disuelto en el liquido de la sangre a 45 mm Hg es de aproximadamente
2,7 ml/dl (2,7 volúmenes por ciento). La cantidad disuelta a 40 mm Hg es
aproximadamente 2,4 ml o una diferencia de 0,3 ml. Por tanto, solo se transportan
aproximadamente 0,3 ml de dióxido de carbono en forma disuelta por cada 100 ml
de flujo sanguíneo. Esto es aproximadamente el 7 % de todo el dióxido de carbono
que se transporta normalmente.
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VARIACION DE LA ACIDES DE LA SANGRE DURANTE EL TRANSPORTE DE
DIOXIDO DE CARBONO
El acido carbónico que se forma cuando el dióxido de carbono entra en la sangre
en los tejidos periféricos reduce el PH sanguíneo. Sin embargo, la reacción de
este acido con los amortiguadores acido básicos evite que aumente mucho la
concentración de iones hidrogeno (y que disminuya mucho el pH). Habitualmente
la sangre arterial tiene un pH de aproximadamente 7,41, y cuando la sangre
adquiere dióxido de carbono en los capilares tisulares el pH disminuye hasta un
valor venoso de aproximadamente 7,37, en otras palabras, se produce un cambio
del pH de 0,04 unidades. Cuando el dióxido de carbono se libera desde la sangre
en los pulmones ocurre lo contrario, y el pH aumenta de nuevo hasta el valor
arterial de 7,41. Durante el ejercicio intenso y en otras situaciones de actividad
metabólica elevada, o cuando el flujo sanguíneo que atraviesa los tejidos es lento,
la disminución del pH en la sangre tisular (y en los propios tejidos) puede ser de
hasta 0,5, aproximadamente 12 veces el valor normal, lo que produce una acidosis
tisular significativa.
Determinacion del pH sanguineo.-
El pH sanguineo se mide utilizando un electrodo de pH de vidrio del tipo que se
utiliza en todos los laboratorios quimicos. Sin embargo.los electrodos que se
utilizan con este fin estan miniaturizados. El voltaje que genera el electrodo de
vidrio es una medida directa del pH, y generalmente se lee directamente en la
escala de un voltimetro, o se registra en un grafico.
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Determinacion del CO2 sanguineo.-
Tambien se puede utilizar un medidor de pH con un electrodo de vidrio para
determinar el CO2 sanguineo de la siguiente manera: cuando se expone una
solucion debil de bicarbonato sodico al gas dioxido de carbono, el dioxido de
carbono se disuelve en la solucion hasta que se establece un estado de equilibrio.
En este estado de equilibrio el pH de la solucion es una funcion de las
concentraciones del dioxido de carbono y el ion bicarbonato según la ecuacion de
Henderson-hasselbalch.
Cuando se utiliza el electrodo de vidrio para medir el CO2 en la sangre, un
electrodo de vidrio en miniatura esta rodeado por una delgada membrana de
plástico. En el espacio que hay entre el electrodo y la membrana de plástico hay
una solución de bicarbonato sódico de concentración conocida después se per
funde la sangre sobre la superficie externa de la membrana de plástico,
permitiendo que el dióxido de carbono difunda desde la sangre hacia la solución
de bicarbonato. Solo es necesaria una gota de sangre o poco más. A continuación
se mide se mide el pH con el electrodo de vidrio y el Co2 se calcula utilizando la
formula que se presenta mas arriba.
36
CONCLUSIONES:
Como conclusión de este trabajo, mencionaremos que el aparato respiratorio pasa
por varios procesos para aportar oxigeno a cada una de las células que componen
nuestro cuerpo a través de la sangre, tomando el aire atmosférico a través de las
ventanas nasales ayudando con la filtración del mismo y con la humidificación,
ayudándonos del epitelio de las mucosas respiratorias las cuales están lubricadas
con moco que atrapa las partículas que después serán expulsadas por el reflejo
de la tos, el oxigeno que se transporta se hace a través de los eritrocitos, la
hemoglobina la encontramos en cantidad de 15 g por cada 100 ml de sangre,
mientras que el dióxido de carbono lo encontramos en cantidades de 0,3 ml en
forma disuelta por cada 100 ml de sangre; la respiración tiene un gasto de energía
de 3 a 5 % del consumo total de energía del cuerpo. Para lograr la correcta
oxigenación del cuerpo, se pasa por los siguientes procesos: ventilación pulmonar,
difusión de oxigeno y dióxido de carbono, transporte de oxigeno y dióxido de
carbono, y la regulación de la ventilación.
37
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