Sistema Respiratorio

• El sistema respiratorio está compuesto por órganos que realizan diversas funciones,

pero, la enorme importancia que estos órganos poseen, es su capacidad de

intercambiar CO2 y O2 con el medio, ya que los sistemas biológicos poseen como

cualidad principal el de ser sistemas abiertos que intercambian constantemente

con elmedio que los rodea.

• El sistema respiratorio esta dividido en cuatro subsistemas :

• Ventilación

• Intercambio gaseoso

• Transporte sanguíneo de gases

• Respiración celular

VentilaciónEstructuras que lo forman

La ventilación en el sistema respiratorio comprende un conjunto de estructuras que podemos dividir en

dos grandes grupos de acuerdo a su participación en la respiración.

Sistema de conducción.

Constituyen un conjunto de cavidades o estructuras tubulares que tienen por finalidad conducir el aire desde el exterior a todas las regiones del pulmón en la inspiración o a la inversa desde el pulmón al exterior en la espiración y comprende órganos y estructuras extrapulmonares e intrapulmonares.

ExtrapulmonaresExtrapulmonares

cavidad nasal

Faringe

laringe

tráquea

bronquios primarios

IntrapulmonaresIntrapulmonares

bronquios intrapulmonares

bronquiolos no respiratorios

• Los factores que intervienen en la mecánica de “ventilación pulmonar” son:

– Las vías aéreas internas– Estructuras óseas (costillas)– Músculos estriados (intercostales, diafragma,

esternocleidomastoideo, esternón)

• La ventilación es llevada a cabo por los músculos que cambian el volumen de la cavidad torácica y al hacerlo crean presiones negativas y positivas que mueven el aire adentro y afuera de los pulmones.

• El volumen de los pulmones está regulado por los cambios en el tamaño de la cavidad torácica y de la contracción y relajación de los músculos respiratorios.

Porción de intercambio gaseoso o respiratoria.

Región en la cual se realiza el intercambio de O2 y CO2 entre la sangre y la atmósfera y que comprende las siguientes estructuras:

bronquiolos respiratorios

conductos alveolares

sacos alveolares

alvéolos

• Vía Nasal: Consiste en dos amplias cavidades cuya función es permitir la entrada del aire, el cual se humedece, filtra y calienta a una determinada temperatura a través de unas estructuras llamadas pituitarias.

• Faringe: es un conducto muscular, membranoso que ayuda a que el aire se vierta hacia las vías aéreas inferiores.

• Epiglotis: es una tapa que impide que los alimentos entren en la laringe y en la tráquea al tragar. También marca el límite entre la orofaringe y la laringofaringe.

• Laringe: es un conducto cuya función principal es la filtración del aire inspirado. Además, permite el paso de aire hacia la tráquea y los pulmones y se cierra para no permitir el paso de comida durante la deglución si la propia no la ha deseado y tiene la función de órgano fonador, es decir, produce el sonido.

• Tráquea: Brinda una vía abierta al aire inhalado y exhalado desde los pulmones. • Bronquio: Conducir el aire que va desde la tráquea hasta los bronquiolos. • Bronquiolo: Conducir el aire que va desde los bronquios pasando por los bronquiolos y

terminando en los alvéolos. • Alvéolo: Hematosis (Permite el intercambio gaseoso, es decir, en su interior la sangre elimina

el dióxido de carbono y recoge oxígeno). • Pulmones: La función de los pulmones es realizar el intercambio gaseoso con la sangre, por

ello los alvéolos están en estrecho contacto con capilares. • Músculos intercostales: La función principal de los músculos respiratorios es la de movilizar un

volumen de aire que sirva para, tras un intercambio gaseoso apropiado, aportar oxígeno a los diferentes tejidos.

• Diafragma: Músculo estriado que separa la cavidad toráxica (pulmones, mediastino, etc.) de la cavidad abdominal (intestinos, estómago, hígado, etc.). Interviene en la respiración, descendiendo la presión dentro de la cavidad toráxica y aumentando el volumen durante la inhalación y aumentando la presión y disminuyendo el volumen durante la exhalación. Este proceso se lleva a cabo, principalmente, mediante la contracción y relajación del diafragma.

Funciones Principales

• Conducción del aire

• Barrera inmunológica

• Funciones complementarias

• Temperatura corporal

Conducción del aire

El proceso de respiración consta de tres fases: inspiración, transporte por la corriente sanguínea y espiración. Los movimientos respiratorios de inspiración y espiración son los procesos mecánicos que permiten el traslado del aire del exterior del organismo a su interior (inspiración) y viceversa (espiración). El aire que penetra por las ventanas de la nariz, sigue adelante por la faringe, laringe, tráquea, bronquios y bronquíolos, hasta llegar a los alvéolos.

Ventilación pulmonar

La ventilación es la tarea de movilizar gas hacia y desde los alvéolos, es el proceso de renovación del aire que llena los pulmones. Para ello, se realizan los movimientos respiratorios: inspiración y espiración. Los pulmones no tienen fibras musculares pero son elásticos y, si cambia el volumen de la caja torácica, se adaptan a esos cambios.

El ritmo respiratorio es la sucesión de movimientos de inspiración y espiración.

En estado de reposo, el proceso completo de ventilación pulmonar se realiza unas dieciséis veces por minuto. Cuando se practica ejercicio físico, el ritmo de ventilación pulmonar puede incrementarse hasta en ocho o diez veces.

En condiciones normales, nuestro cuerpo requiere unos 360 litros de oxígeno al día para que pueda llevarse a cabo la respiración celular; si realizamos ejercicio físico, las necesidades son mayores. La renovación del aire durante la ventilación pulmonar es rápida. En condiciones normales, se movilizan unos 8 litros en un minuto, pero se puede llegara a más de 100 litros en situaciones de ventilación forzada.

• Inspiración Es el movimiento respiratorio mediante el cual

el aire entra en los pulmones. Se debe a la elevación de los músculos de la caja torácica y la contracción del diafragma en sentido caudal, que incrementa el volumen de la caja torácica; las paredes de ésta tiran así de las pleuras, unidas a los pulmones, permitiendo que éstos se ensanchen, aumenten de volumen, disminuyendo su presión interior, por lo que el aire entra en ellos.

• Espiración

Es el movimiento respiratorio por el que el aire se sale de los pulmones. Las costillas realizan el movimiento contrario al de la inspiración, y el diafragma se relaja; el aire sale al exterior porque el volumen de la caja torácica disminuye, obligando a los pulmones a encogerse.

Barrera Inmunológica

• La mucosa traqueal está revestida por epitelio seudoestratificado cilíndrico ciliado con células caliciformes, en el cual encontramos los siguientes tipos de células: ciliadas, caliciformes, en cepillo tipo 1, en cepillo tipo 2, cortas y de gránulos pequeños.

• Células cilíndricas ciliadas: Son células cilíndricas altas, con cerca de 300 cilios apicales, presentan un núcleo parabasal, El Aparato de Golgi está poco desarrollado, mitocondrias abundantes para el movimiento ciliar bajo los cuerpos basales.

• Células caliciformes: Forma de cáliz o de copa, le siguen en cantidad a las anteriores, son células secretoras de proteínas y glicosaminoglucanos sulfatados (moco), presentan pocas vellosidades apicales, en el interior de su citoplasma tienen un RER desarrollado hacia la superficie basal, con basofilia a ese nivel, núcleo hacia la base, el Aparato de Golgi supranuclear poco desarrollado y en su parte apical se encuentran numerosos gránulos de secreción que con técnicas corrientes de H/E no se observan, debido a que son glucoproteínas por lo que sí son PAS+.

• Células basales indiferenciadas: (lo cual le da la imagen de seudoestratificado, son las que permiten la regeneración del epitelio) Son pequeñas y redondeadas o piramidales, descansan en la lámina basal, pero no llegan a la superficie libre del epitelio, tiene un núcleo grande heterocromático, localizado por debajo del núcleo de las células cilíndricas y presentan un citoplasma basófilo, con escasos organitos y abundantes polirribosomas, además de que se multiplican por mitosis continuamente y originan los demás tipos celulares del epitelio respiratorio.

• Células neuroendocrinas o granulosas: Pertenecen al Sistema APUD (sistema neuroendocrino difuso), son células muy similares a las células basales, presentan numerosos gránulos secretores de 100 a 300 nm, su centro es más denso a los electrones (se dirigen hacia la base, en relación directa con los vasos sanguíneos, son argirófilos o argentafines), que pueden contener neurohormonas, neurotransmisores y neuropéptidos.

• Células en cepillo (tipo I y II): Son el resto de las células cilíndricas, que se caracterizan por tener microvellosidades apicales largas. Las de tipo I: Presentan expansiones en su base y son consideradas como células receptoras sensoriales. Las de tipo II: Tienen las características de una célula inmadura,son células en vías de diferenciación, probablemente representan una reserva para sustituir a las células ciliadas y caliciformes.

• Fase viscosa o gel

• Fase fluida o sol

• Terminaciones nerviosas

Vías respiratorias altas y bajas• El aparato respiratorio se divide en vías respiratorias altas y bajas y el

órgano efector propiamente dicho, que no es otro que el parénquima pulmonar. Por su parte, las vías respiratorias altas comprenden las fosas nasales con sus anexos, la faringe y la laringe. Las bajas comienzan en la tráquea, siguen por los bronquios principales y segmentarios, se continúan en los bronquiolos terminales y respiratorios, para concluir en los bronquiolos alveolares.

• Altas => anticuerpos, humoral, celular

• Bajas => macrófagos, monocitos, mecánica, celular

• Agentes agresores: polvo, virus, bacterias, alergenos, hongos, etc.

• Células olfatorias: revisten parte dorsal de las cavidades nasales y regiones adyacentes

Inmunoglobulinas

• Ig A: mucosa respiratoria, neutralización de virus• Ig E: unida a células, cebadas y basófilas• IgG: espacio extrabascular, inmunidad específica

• Existen 3 tipos: neuronas receptoras, células de soporte y celulas basales.

-ventilación (conducción de aire)-respiración externa-transporte de gases-respiración interna-respiración celular

Colaboraciones del sistema respiratorio

• Regulación de pH sanguíneo y líquidos corporales

• Percepción de olores• Filtración de aire inspirado• Defensa contra agentes externos• Producción de vocalización• Eliminación de agua y calor mediante el aire

espirado• Sintetiza compuestor orgánicos como la enzima

de angiotensina que interviene en la regulación de la presión arterial y los líquidos corporales

Intercambio de Gases En los pulmones el oxígeno pasa de los alvéolos a los capilares pulmonares,

mientras que el dióxido de carbono se traslada en sentido opuesto, de los capilares pulmonares al interior de los alvéolos. Esto ocurre simplemente por el fenómeno físico de la difusión (cada gas va de una región donde está más concentrado a otra de menor concentración).

En los capilares de todos los tejidos del cuerpo, donde ocurre la respiración interna, el oxígeno pasa por difusión de éstos a las células, mientras que el dióxido de carbono pasa de igual forma de las células a los capilares.

CIRCULACIÓN PULMONAR MEMBRANA RESPIRATORIA

• CIRCULACIÓN PULMONAR: esta constituida por la rama vascular del pulmón en donde se produce el intercambio de gases (ventrículo derecho, arteria pulmonar, capilares -intercambio gaseoso- vena pulmonar y aurícula derecha)

Los alveolos están rodeados por capilares, formando una red. El punto de contacto es lo que llamamos MEMBRANA RESPIRATORIA. Ésta tiene una distancia corta y un espesor de 1 micra, con una superficie total de 70m2.

– Capas de la membrana respiratoria (de interna a externa): Fina película de líquido que contiene sulfactante

– Epitelio alveolar– Espacio intersticial– Membrana basal del capilar– Endotelio capilar– Sangre capilar

PROCESO GENERAL DE DIFUSIÓN DE LOS GASES

DIFUSIÓN: es un fenómeno físico, por el que una sustancia disuelta es capaz de atravesar una membrana que separa dos disoluciones. La difusión de las moléculas disueltas, en este caso el O2 o el CO2, se produce de la disolución que tenga mayor concentración (hipertónica) hacia la de menor (hipotónica) y cesa cuando se alcanza el equilibrio (isotónica).

La presión de gas es una fuerza que impulsa a moverse y salir del que lo rodea, siempre pasan las moléculas del lugar donde hay mayor presión a donde hay menor presión. La zona se conoce como difusión y no gasta energía. El proceso de difusión utiliza la totalidad de la superficie de la membrana respiratoria.

• El transporte total de O2 desde el alveolo hasta las células (tejidos) requiere se 3 procesos:

– Difusión del O2 desde los alveolos hacia la sangre pulmonar– Transporte del O2 por la sangre– Difusión de ese O2 desde la sangre capilar tisular hacia los tejidos

• Estos procesos de difusión se producen dependiendo de la diferencia de presión de ese gas entre los dos puntos y de la solubilidad de ese gas en las membranas. La presión de O2 que tiene la sangre venosa que llega a los pulmones y sale por la arteria pulmonar (extremo arterial) es de 40 mmHg, la presión del alveolo es de 104 mmHg (gradiente de presión bastante grande)

Trasporte de gases en la sangre

• La sangre es transformada en sangre oxigenada a una presión de 100 mmHg, ésta regresará al corazón por las venas pulmonares, entrando en él a través de la aurícula izquierdo, de ahí pasará al ventrículo izquierdo y saldrá del corazón por la aorta, dirigiendo la sangre a todos los tejidos, en donde habrá una presión de más o menos 350 mmHg

• El oxígeno que ha sido cedido a los tejidos, es rápidamente utilizado por ellos, en el metabolismo de los azúcares, grasas y proteínas; por tanto en los tejidos la presión de O2 se mantendrá baja. Como consecuencia del metabolismo se produce CO2 y H2O.

• El O2 es transportado por la sangre, una pequeña proporción está disuelta en el plasma y en los glóbulos rojos, pero la mayor parte de O2 es transportada por la hemoglobina.

Coeficiente de utilización

• Esa llamada se recibe porque se produce un aumento de la concentración de CO2 y un aumento del pH, como consecuencia de la elevación de la concentración de hidrogeniones, esto sucede también cuando aumenta el ácido 2,3 difosfoglicérico (DPG) y cuando se eleva la temperatura. Para que la hemoglobina reduzca la afinidad que tiene por el O2, deberá ceder una mayor cantidad de moléculas de O2 a los tejidos hasta que esta situación se normalice.

DIÓXIDO DE CARBONO

• El gradiente de presión es más bajo para la difusión del CO2, pero éste posee una solubilidad de 20 veces más, atravesando las membranas.

• Presiones de CO2 en: • En los tejidos donde se acumula en CO2 la presión es

de 46 mmHg• En la sangre oxigenada será de 40 mmHg • En los alveolos de 40 mmHg • En la sangre venosa de 46 mmHg

• El CO2 se transporta por la sangre de tres formas:– Como CO2 disuelto en la sangre, en una proporción del 7% más

o menos– El 27% se transporta combinado con la hemoglobina. – El más importante es el trasporte en forma de ion bicarbonato

Leyes de los gases

• A mayor volumen de un gas, mayor será su presión.

• A mayor volumen y presión, será mayor su concentración

• A mayor presión parcial y concentración, será su difusión

• a mayor difusión, mayor solubilidad