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V.- El Sistema Respiratorio
1. Anatomía del sistema respiratorio. Vías respiratorias y el pulmón
2. Fisiología respiratoria. Fisiología pulmonar e intercabio de gases
Rafael Sirera Fisiología Humana
V.1- Anatomía del sistema respiratorio.
Vías respiratorias y el pulmón
1. Anatomía, histología y funciones de las vías respiratorias superiores: nariz, senos paranasales, faringe, laringe y tráquea. Anatomía, histología y funciones de las vías respiratorias inferiores: bronquios, bronquiolos, pulmones y pleura. Circulación pulmonar.
Rafael Sirera Fisiología Humana
• Conocer la anatomía, histología y funciones de las vías respiratorias superiores:– nariz, senos paranasales, faringe, laringe y
tráquea.
• Conocer la anatomía, histología y funciones de las vías respiratorias inferiores: – bronquios, bronquiolos, pulmones y pleura.
Circulación pulmonar
Objetivos de aprendizajeRafael Sirera Fisiología Humana
• Proporciona una extensa área para el intercambio gaseoso entre el aire y la sangre
• Moviliza el aire desde y hacia la superficie de intercambio gaseoso en el pulmón
• Protege las superficies respiratorias de la deshidratación y los cambios ambientales (temperatura, humedad…);
• Defensa de los tejidos respiratorios y adyacentes frente a microorganismos patógenos;
• Produce los sonidos que intervienen en el habla el canto y al comunicación no verbal
• Colabora en la regulación del volumen y presión sanguíneos, así como el equilibrio ácido-base.
• Implica tanto las vías respiratorias como el sistema circulatorio y musculoesquelético
Funciones del Sistema RespiratorioRafael Sirera Fisiología Humana
Son cuatro los procesos que proporcionan O2 y eliminan el CO2 del organismo
La RespiraciónRafael Sirera Fisiología Humana
• La ventilación pulmonar (respiración): movimiento del aire dentro y fuera de los pulmones
• Respiración externa: intercambio de O2 y CO2 entre los pulmones y la sangre
• Transporte: O2 y CO2
en la sangre
• Respiración interna: intercambio de O2 y CO2 entre la circulaciónsistémica y los tejidos
Respiración
sistémica
Circulación
sistémica
• Zona respiratoria: sitio de intercambio de gases– Estructuras microscópicas:
bronquiolos respiratorios, conductos alveolares y los alvéolos
• Zona conductora: conduce a las zonas de intercambio de gases– Incluye todo el resto de estructuras
respiratorias
• Músculos respiratorios: diafragma y otros músculos que promueven la ventilación
Anatomía FuncionalRafael Sirera Fisiología Humana
Cavidad nasal
nariz
Cavidad oral
Faringe
Laringe
Traquea
Carina de la
traquea
Bronquio principal
izquierdo
(primario)
Bronquio
principal
derecho
Pulmón
derecho
Pulmón
izquierdo
Diafragma
TRACTO
RESPIRATORIO
SUPERIOR
TRACTO
RESPIRATORIO
INFERIOR
• La mayor parte de el epitelio (de la nariz a los bronquios) está cubierto de epitelio columnar ciliado (epitelio respiratorio) – El movimiento de los cilios en una dirección,
moviliza el moco hacia la garganta, donde se traga.
– En los bronquiolos, el epitelio está formado por células cuboidales ciliadas.
• El moco interviene en la protección del sistema respiratorio, – atrapando las partículas extrañas que penetran
durante la respiración.
– El moco también humedece el aire inhalado, evitando la deshidratación del epitelio respiratorio.
Epitelio Ciliado y MocoRafael Sirera Fisiología Humana
• Funciones– Proporciona una vía para la respiración
– Humedece y calienta el aire que entra
– Filtra y limpia el aire inspirado
– Sirve como cámara de resonancia para la voz
– Aloja los receptores olfatorios
• Mucosa respiratoria– Epitelio pseudostratificado cilíndrico y ciliado
– Secreciones mucosas y serosas que contienen lisoenzimas y defensinas
– Los cilios mueven el moco contaminado a zonas posteriores de la garganta
– El aire inspirado es calentado por los plexos de capilares y venas. Cornetes y Meatos
– Las terminaciones sensoriales nerviosas provocan estornudos
La NarizRafael Sirera Fisiología Humana
• Los senos paranasales son un grupo de cuatro espacios simétricos que rodean la cavidad nasal
• Su papel biológico no está claro, pero se han propuesto un número de funciones posibles:
• Disminución del peso relativo del cráneo, y especialmente los huesos de la cara.
• Aumento de la resonancia de la voz.
• Aislamiento de las estructuras más sensibles (ojos, raíces dentales..) de fluctuaciones rápidas de la temperatura en la cavidad nasal.
• Humectación y calefacción del aire inhalado debido al lento recambio de aire en la zona
• Defensa inmunológica
Senos ParanasalesRafael Sirera Fisiología Humana
• Tubo muscular que conecta con:– La cavidad nasal y la boca por la
parte superior
– Laringe y esófago por la parte inferior
• Desde la base del cráneo hasta la sexta vértebra cervical
FaringeRafael Sirera Fisiología Humana
Nasofaringe
Orofaringe
Laringofaringe
• Nasofaringe– El paladar blando y la uvula cierran la
nasofaringe durante la deglución
– Amígdala faríngea (adenoides) en la pared posterior
– Los tubos faringotimpánicos (auditivos) se abren en las paredes laterales
• Orofaringe– Paso de alimentos y del aire desde el
nivel del paladar blando a la epiglotis
– Las amígdalas palatinas en las paredes laterales de las fauces
– Amígdala lingual en la superficie posterior de la lengua
• Laringofaringe– Pasaje de los alimentos y el aire
FaringeRafael Sirera Fisiología Humana
Seno esfenoidalSeno frontall
Meatos nasales
(superior, medio,
e inferior)
Nasofaringe
Uvula
Las amígdalas palatinas
Istmo de la
fauces
Apertura nasal
posterior
Apertura del tubo
faringotimpánico
Amígdala faríngea
Orofaringe
Laringofaringe
Las cuerdas vocales
Esofago
Cornetes nasales
(superior, medio
e inferior)
Vestíbulo nasal
Ventana de la nariz
Nasal cavity
Paladar duro
Paladar blando
Lengua
Las amígdalas linguales
Epiglotis
Hueso hioidesLaringe
Cartílago tiroides
Pliegue vestibular
Cartílago cricoides
La glándula tiroidesTraquea
Placa cribiforme
del hueso etmoides
• Se une al hueso hioides y se abre en la laringofaringe
• Continua con la tráquea
• La laringe es una estructura cartilaginosa. Esencialmente un cilindro, la laringe tiene paredes cartilaginosas incompletas estabilizadas por ligamentos y músculos esqueléticos
• Funciones– Proporciona una vía aérea permeable
– Guía al aire y a los alimentos por los canales adecuados
– Produce la voz
LaringeRafael Sirera Fisiología Humana
• Tráquea: desde la laringe hacia el mediastino
• Pared compuesta de tres capas
1. Mucosa: Epitelio pseudoestratificado ciliar con células caliciformes (moco)
2. Submucosa: Tejido conjuntivo con glándulas seromucosas
3. Adventicia: capa más externa de tejido conjuntivo que envuelve los anillos en forma de C de cartílago hialino
TráqueaRafael Sirera Fisiología Humana
Cartílago hialino
• Lámina propia
(Tejido conectivo)
Submucosa
Mucosa
Glándulas seromucosas
en la submucosa
• Epitelio columnar ciliado
Pseudoestratificado
• El aire atraviesa hasta 23 ramificaciones diferentes en el pulmón
• Patrón de ramificaciones llamado árbol bronquial– Primario
• Dcho: 2
• Izdo: 3
– Lobar
– Segmentario
Bronquio y subdivisionesRafael Sirera Fisiología Humana
• Desde los bronquios a los bronquiolos, se producen cambios estructurales:– Los anillos cartilaginosos son
sustituidos por placas; el cartílago está ausente de los bronquiolos
– El epitelio columnarpseudostratificado pasa a cuboidal
– los cilios son cada vez más escasos
– Aumento de la cantidad relativa de fibras musculares lisas
Bronquio y bronquiolosRafael Sirera Fisiología Humana
• El sistema nervioso autónomo regula la actividad de la musculatura lisa de los bronquiolos terminales, controlando así su diámetro.– La activación simpática y la
liberación de adrenalina en la médula suprarenal causan la ampliación de las vías aéreas, o boncodilatación.
– El estímulo parasimpático conduce a broncoconstricción.
Bronquio y bronquiolosRafael Sirera Fisiología Humana
• Ocupan toda la cavidad torácica, excepto el mediastino– Raíz: sitio de accesorios
vasculares y bronquiales
– Superficie costal: superficies anterior, lateral y posterior
• La circulación pulmonar (presión baja, alto volumen)– Las arterias pulmonares llevan
sangre venosa sistémica
– Las venas pulmonares transportan la sangre oxigenada de las zonas de las vías respiratorias para el corazón
PulmonesRafael Sirera Fisiología Humana
Tráquea
Lóbulo
superior del
pulmón
derecho
Lóbulo medio
del pulmón
derecho
Lobulo
inferior del
pulmón
derecho
Lóbulo superior
del pulmón
izquierdo
Bronquio
principal
izquierdo
Bronquio lobar
(secundario)
Bronquio
segmentario o
terciario
Lóbulo inferior
del pulmón
izquierdo
• Doble capa serosa delgada
• Pleura parietal en la pared torácica y la cara superior del diafragma
• Pleura visceral en la superficie externa del pulmón
• El fluido pleural llena la cavidad de la hendidura pleural
• Da lubricación y tensión superficial
PleuraRafael Sirera Fisiología Humana
Esofago
(in mediastino)
Pulmón
derecho
Pleura
parietal
Pleura
visceral
Cavidad
pleural
Membrana
pericardica
Esternon
Anterior
Posterior
Raiz del pulmón en el
hileo
Pulmón izquierdo
Pared torácica
Tronco pulmonar
Corazón (en mediastino)
Mediastino anterior
• bronquio principal izquierdo
• Arteria pulmonar izquierda
• Vena pulmonar izquierda
Vertebra
• Bronquiolos respiratorios, conductos alveolares, sacos alveolares (racimos de alvéolos)
• ~ 300 millones de alvéolos forman la mayor parte del volumen de los pulmones y son el sitio principal para el intercambio gaseoso
Zona de RespiraciónRafael Sirera Fisiología Humana
Conducto alveolar
Conductos
alveolares
Alveolo
Saco alveolar
bronquiolos
Respiratorios
Bronquiolo
terminal
Zona de RespiraciónRafael Sirera Fisiología Humana
Poros
alveolares
Canal
alveolar
Bronquiolo respiratorio
Alveolo
Saco alveolar
Fibras
elásticas
(a) Relación capilar-alveolo
Musculo
liso
Alveolos
Capilares
Bronquio terminal
Bronquiolo respiratorio
• La barrera aire-sangre tiene ~0.5-µm-de espesor
• Las paredes alveolares están fusionadas a las paredes capilares
• Componentes celulares:– Capa simple de epitelio escamoso (Células
alveolares tipo I)
– Células alveolares tipo II están dispersas, son cúbicas, secretan proteínas del surfactante y antimicrobianos
• Principios de difusión– Distancias pequeñas
– Solubilidad de gases
Membrana respiratoriaRafael Sirera Fisiología Humana
• Rodeado de finas fibras elásticas
• Contienen poros abiertos que – conectan alvéolos adyacentes
– Permite que la presión del aire en todo el pulmón se iguale
• Presencia de macrófagos alveolares que mantienen las superficies alveolares estériles
El AlvéoloRafael Sirera Fisiología Humana
Capilar
Tipo II (surfactante) celula
Célula tipo I de la
pared alveolar
Necleo celula endotelial
Macrófago
Alveolo
(espacios de
aire)
Glóbulo rojo en
el capilar
Poro alveolar
Endotelio capilar
Membranas basales
del epitelio alveolar
y del endotelio
capilar fusionadas
Epitelio alveolar
Membrana
respiratoria
Glóbulo rojo
O2
Alveolo
CO2
Capilar
Alveolo
Núcleo de célula typo I
(epitelio escamoso)
celular
• El surfactante pulmonar es un complejo tensioactivo de fosfolipoproteínas formado por las células alveolares tipo II. Las moléculas que lo componen tienen una región hidrofílica y una región hidrofóbica. Se fijan por adsorción a la interfaz aire-agua de los alvéolos con los grupos principales hidrofílicos hacia el agua y las colas hidrofóbicas hacia el aire. De esta manera, el componente lípidicoo del surfactante reduce la tensión superficial.
• Regulación del tamaño alveolar: como los alvéolos aumenta de tamaño, las moléculas del surfactante se separan sobre la superficie alveolar. Esto aumenta la tensión superficial lo que reduce la extensión de los alvéolos.
• Inmunidad innata: El surfactante se adhiere a glúcidos de la pared de los patógenos, opsonizándolos para su ataque por los fagocitos.
• Infant respiratory distress syndrome (IRDS) is caused by lack of surfactant, commonly suffered by premature babies born before 28–32 weeks of gestation.
El Surfactante PulmonarRafael Sirera Fisiología Humana