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Universidad del Zulia
Facultad de Medicina
Escuela de Medicina
Departamento de Ciencias Fisiolgicas
Ctedra de Fisiologa.
FISIOLOGIA RESPIRATORIA
Dra. Tibisay Rincon
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Fisiologa Respiratoria.
Pre-requisitos.
Conocer la estructura anatmica macro y microscpica
del Aparato Respiratorio.
Conocer los mecanismos de transporte trans-membrana
Conocer mecanismos Bioqumicos que involucran la
funcin respiratoria.
Conocer los mecanismos del EAB.
Conocer la Fsica de los gases.
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Fisiologa Respiratoria.
Objetivos.
General y Terminal:
Lograr que el alumno (a) detecte y
razone los mecanismos que producen loscambios en el funcionamiento normal y
razonar la importancia de este Sistema
para el mantenimiento de la Salud
Humana.
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Fisiologa Respiratoria.
Objetivos.
Especficos:
1. Comprender los mecanismos ventilatorios y
las consecuencias de su trastorno.
2. Comprender e interpretar las pruebas
funcionales pulmonares y bioqumicas.
3. Comprender e interpretar los mecanismos
regulatorios del EAB.
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Fisiologa Respiratoria.
Objetivos.
Especficos:
4.- Comprender la participacin del SNC en la
regulacin de la funcin respiratoria.
5.- Comprender e interpretar los efectos de la
alteracin de la funcin pulmonar normal y su
repercusin en la salud humana.
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El Proceso Respiratorio.
1. La Ventilacin Pulmonar
2. La Difusin de los Gases (Intercambio
gaseoso).
3. El Transporte de los Gases
4. El Intercambio gaseoso celular.
5. Regulacin del EAB
6. La Regulacin de la Respiracin.
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Los 3 Sistemas que llevan O2 a las
clulas:
El Sistema Cardiovascular
El Sistema Respiratorio
El Sistema Hematol
gico.
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Funciones del Aparato Respiratorio
A.- Funciones Respiratorias.
1. La Ventilacin Pulmonar: Inspiracin-Espiracin.
2. La Respiracin Externa.
3. El Equilibrio Ventilacin-Perfusin. El FS
4. El Transporte de los Gases Sanguneos.
5. La Respiracin Interna.
6. La Utilizacin del O2 y produccin de CO2 en lasclulas.
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Funciones del Aparato Respiratorio
B.- Funciones No- Respiratorias.
1. Filtro
2. Reservorio sanguneo.[900 1,000 mL]
3. Defensa.
4. Funciones Metablicas. Regulacin de PA.
5. Balance Hdrico.6. Eliminacin de subst. Voltiles: Cetocidos y
Acetaldehido.
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Anatoma Funcionaldel Aparato Respiratorio.
La Pared torcica.Los msculos respiratorios.
Las PleurasLos Pulmones
Las Vas Areas.La Circulacin PulmonarLa Inervacin bronquial.
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La Pared Torcica
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Los Msculos Respiratorios.
Son estriados esquelticos
Son Involuntarios (pueden ser
voluntarios)
Se contraen y relajan en forma pasiva.
Originan presiones y volmenes areosnecesarios para el intercambio gaseoso.
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Los Msculos Respiratorios.
A.- Los Inspiratorios.
Se contraen en la inspiracin para
vencer la fuerza elstica del
Pulmn, y la Resistencia de las vas
areas.
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Los Msculos Respiratorios.Los Inspiratorios.
El Diafragma.
Los Intercostales Externos.
Los Esternocleidomastoideos.
Los Escalenos.
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El Diafragma
Principal msculo inspiratorio.
o Dimetros longitudinal y transverso. El msculo de los cantantes.
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El DiafragmaFunciones No-Respiratorias.
Separa al trax del abdomen.
Reaccin postural.
Habla y canto.
Tos y estornudo.
Esfuerzo abdominal: Parto, defecacin.Miccin.
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Msculos Inspiratorios.
k Los Intercostales Externos:
o los dimetros Antero-posterior y
transverso.
k Los Esternocleidomastoideos:
o los dimetros AP y longitudinal. Elevan el esternn.
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Msculos Inspiratorios.
Los Escalenos:
Elevan las 2 primeras costillas.
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Los msculos espiratorios.
Ejercen el efecto contrario a los
inspiratorios, para restablecer el ciclo.
Los Abdominales (Oblicuo mayor y
menor)
El Transverso del Abdomen Los Rectos.
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Los msculos espiratorios.
o la presin abdominal (Expulsin).
Empujan al Diafragma hacia arriba.
En condiciones anmalas se pueden
hacer activos y voluntarios
(Broncoespasmo o Asma)
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Las Pleuras.
P. Visceral: Envuelve a los Pulmones.
P. Parietal: Envuelve la sup. Interna del
trax.
El Espacio Pleural (Espacio Potencial)
El Derrame Pleural. La Presin Pleural (-5 cm H2O)
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Funciones de la Presin Pleural
1. En inspiracin: -7.5 cm H2O.
2. Valor mximo con el llenado pulmonar.
3. Mantener los Pulmones abiertos
4. Tiraje de la superficie Pulmonar con
mayor fuerza
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Los Pulmones
Contiene los elementos del intercambiogaseoso o Respiracin verdadera.
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Las Vas Areas
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El Lobulillo Respiratorio.
300 x 106
alvolos en cadaPulmn
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La Inervacin Bronquial
Hasta el nivel 15 hay msculo liso
Control por el SNA Simptico
Receptores F2 en el Epitelio y Musc. Liso
Broncodilatacin y o de secrecin.
El Broncoespasmo: Bronquitis crnica,
Asma y Enfisema Pulmonar.
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La Inervacin Bronquial
Receptores muscarnicos:
Broncoconstriccin.
No-adrenrgica, no-colinrgica queproduce vasodilatacin VIP
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La Circulacin Pulmonar
La Nutricin Pulmonar: Arterias
Bronquiales.
El Circuito Pulmonar o CirculacinMenor: Intercambio gaseoso o
Respiracin Externa.
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Caractersticas Circulacin
Sistmica
Circulacin
Pulmonar
Vasos que
comprende
El sistema de nutricin
celular:Sistema distribuidor:ArteriasSistema de intercambio:CapilaresSistema recolector: Venas
El Sistema de Oxigenacin de
la Sangre: Arteria Pulmonar ,Capilares pulmonares y VenasPulmonares
Presin Alta (Gran recorrido) Baja (Corto recorrido)
Resistenciavascular
Alta Baja
Sangre circulante Oxigenada (Arterial) Desoxigenada (Venosa)
Regulacin Posee muchos medios para suregulacin
Sujeta a escasa regulacin
Funcin Nutricin celular (incluyendola Pulmonar)
Oxigenacin de la sangre
Alcance Sirve a muchos tejidos Sirve a un solo rgano
Gravedad Gran efecto: soporta largascolumnas hidrostticas
Poco efecto: soporta columnashidrostticas cortas
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El Proceso Respiratorio.
1. La Ventilacin Pulmonar
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La Mecnica Respiratoria
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La Mecnica Respiratoria
Los Msculos Respiratorios.
Los Movimientos deentradaysalida
delaire delospulmones:
Espiracin [Deflacin]
Inspiracin. [Inflacin][Eltejidoelstico del Pulmn]
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La Pared Torcica
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Espiracin e Inspiracin.- Factores (4)
1. Las Presiones que se desarrollan
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Espiracin e Inspiracin.- Factores (4)
2.- La Presin Pleural (PP)
3.- La Presin Alveolar. (PA)
4.- La Presin transpulmonar: (Negativa)
PA - PP
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La Espiracin.
Proceso Pasivo
Relajacin de msc. Inspiratorios
La Fuerza del proceso elstico
o la Presin Alveolar.
Gradiente de presin boca-alvolos Salida del aire y de subst. Voltiles.
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La Espiracin.
En proceso patolgico: Broncoespasmo.
Se hace activa
Se utilizan los msculos espiratorios en
forma consciente o voluntaria y activa.
Consecuencias
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La Distensibilidad Pulmonar
Cambio en el Volumen Pulmonar por
unidad de ( Presin intrapulmonar
Valor normal: 200 mL/cm H2O.
Significado: Al o la presin
intrapulmonar 1 cm H2O, los pulmonesincrementan en 200 mL su volumen.
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Propiedades elsticas del Pulmn
Un cuerpo elstico.
Tendencia a recuperar su volumen de
reposo despus de haber sido distendido. Dos elementos:
Los Factores DeterminantesEl Surfactante.
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Los Factores Determinantes
La Elasticidad del tejido pulmonar: de
la elasticidad total.
Las fuerzas elsticas provocadas por laTensin Superficial del lquido que rodea
los alvolos: 2/3 del total.
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La Complianc (C)
Dist nsibilidad
Es la u rza qu d b aplicars para sacar
a un cu rpo lstico del reposo.
Elasticidad es la fuerza que debe hacer
para regresar al reposo.
PVCCompliance(
(!)(
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Compliance y Elasticidad
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La Curva de la Compliance
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El SurfactanteAgente Tensioactivo.
Clulas Epiteliales Alveolares o
Neumocitos tipo II.
Son el 10% de la superficie alveolar
total.
Compuesto por Fosfolpidos: Dipalmitoil-fosfatidilcolina + Ca2+ + Apoprotenas
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La Histresis
Es (vol. entre inflacin y deflecin. Se debe a la Tensin Superficial
Hay una interfase agua-aire.
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Surfactante.-Funcin
Fuerza que se forma en una interfase Agua-Aire.
Es una fuerza elstica, que mantiene abierto
al Alvolo.Valor normal: 5 a 30 dinas/cm.
q La Tensin superficial del Alvolo.
Determina la Histresis.
Evita la formacin de Edema Pulmonar.
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El Dficit de Surfactante
o la Tensin Superficial.
Edema Alveolar o Pulmonar.
Adulto: Atelectasia Pulmonar.
Nios RN: Membrana Hialina o
Sndrome de Dificultad oDistress Respiratorio del RN
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La Resistencia de las Vas Areas.-
Ligada al Flujo Areo en las vas.
El gradiente y el Flujo.
Tres tipos de Flujo Areo: Flujo Laminar .
Flujo en remolino local o transicional omixto.
Flujo Turbulento.
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La Resistencia de
las Vas Areas.-
El Flujo Laminar:
Murmullo Vesicular.
Paralelo a la pared de la va.
Vas terminales.
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La Resistencia de
las Vas Areas.-
Flujo en remolino, transicional o
mixto:
El ms frecuente.
Bifurcaciones
Tasa ms elevada.
Combinacin de los otros 2.
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La Resistencia delas Vas Areas.-
El Flujo Turbulento:
tDesorganizado.
tAltas tasas de flujo. Alto contenidoenergtico.
tEjercicio u Obstculos en la va.
tN de Reynolds > 2,000
tRuidos: Roncos o Sibilantes
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El Nmero de Reynolds
(Re).
L
rvd2Re
!r = Radio del vaso.
v = Velocidad.d = Densidad del Fluido
L = Viscodidad del fluido.
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La Ventilacin Pulmonar
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La Ventilacin Pulmonar (VP)
Se basa en la Mecnica Respiratoria.
Frecuencia Respiratoria: 12 x min.
Volumen Corriente (VC) o VVP: 500 mL
en cada respiracin normal.
Entran al cuerpo 250 mL O2 y salen 200de CO2 en cada ciclo.
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La Ventilacin PulmonarRespiracin Externa o Hematosis.
1.- Ventilacin Pulmonar (VP):
VC x FR = 500 mL x 12 = 6,000 mL/min
o tambin 6 L/min.
2.- Ventilacin del Espacio Muerto
Anatmico: 150 mL x 12 = 1,800mL/min.
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La Ventilacin PulmonarHematosis.
3.- La Ventilacin Alveolar:
[500 150 mL] x 12 = 350 x 12 =
4,200 mL/min
La + importante
Es la Ventilacin efectiva
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La Espirometra
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La Espirometra
1. Con respiracin normal y forzada en reposo.
2. Cronometrada en seg.Con
Broncodilatadores
Sin
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El Valor de Prediccin
k Cada persona tiene su propio valor dePrediccin. (Formula matemtica).
k Sexok Peso y Talla
k Temperatura del ambiente (ATPS a
BTPS).
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El Valor de Prediccin
Son valores que ese cuerpo necesita parafuncionar.
Su valor se compara con el obtenido porla prueba.
El Resultado de la Prueba se expresa en% del Valor de Prediccin.
La Capacidad Vital debe ser el 80% delV. de Pred.
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La Espirometra
Condiciones y requisitos.
Equipo.
Resultados:
Volmenes (4)
Capacidades.(4)
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La Capacidad Vital Cronometrada
VEF1
Con el mismo espirmetro.
Inspiracin forzada al mximo.
Se mide el periodo expulsivo (Espiracin) en el
1 y 3 segundos.
til para el diagnstico de o Resistencia delas vas areas.
Con y sin broncodilatadores.
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Obstructivas RestrictivasAtrapamientoaereo
Asma
Bronquiolitis
CPT aumentada
CRF aumentada
VR aumentadoVEF1 bajo
RelacionVEF1/CVF baja (>0.75 esnormal)
CVF normalo baja
FEF 25-75muy bajo
Poca distensibilidad. Elalveolotiendea
colapsarse
Fibrosis pulmonar
Sindrome de distress respiratorio del adulto
Deficit de Surfactante
Insuficiencia cardiacaTrastornos de la caja toracica
Trastornos neuromusculares
CPT baja
CRF baja
VR bajo
VRE bajo
CVF baja (75% de la CPT es normal)
VEF1 normal
RelacionVEF1/CVF normal (>0.75 esnormal)
En general pueden estar bajos todos los
volumenes y capacidades
La Espirometra
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El Proceso Respiratorio.
2.- La Difusin de los Gases:El Intercambio GaseosoPulmonar.
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Intercambio gaseoso
Difusin de los Gases.
Transporte de los gases en Sangre.
Intercambio de gases entre la
Sangre (GR) y las clulas.
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Difusin de los Gases.
Caractersticas de los gases.
Composicin de los Gases.
Estructura de la Membrana Alvolo-
Capilar.
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Difusin de los Gases
A travs de la Membrana Alvolo-Capilar. Conocer las Leyes de los Gases.
Parmetros fsicos que involucran:
Presin (()
Temperatura
VolumenHumedad (Vapor de Agua)
Permeabilidad de la membrana
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Ley de Boyle-Mariotte.
A Temperaturaconstante:
P1V1 = P2V2
P es inversamente proporcional a V.
En inspiracin el Alvolo o Vol., y sus
presiones q, lo cual crea grandiente
para que entre el flujo de aire desde la
atmsfera.
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Ley de Charles
A Presin constante:
El volumen es proporcional a la
TemperaturaA volumen constante, P es proporcional
a T.
2
1
2
1
T
T
V
V!
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Ley de Avogadro
El N de molculas es igual cuando V
es constante y T y P son iguales.
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La Ley de Henry
El volumen de un gas disuelto
en lquidos es proporcional a su
presin parcial.
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La Ley de los Gases Ideal
Combina la mayora de los factores:
L = N de molesR = Constante de los gases (62.4)
T = Temperatura AbsolutaV = Volumen.
!P V
RTP
L!
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La Ley de Dalton
Cada gas desarrolla una presin propia
(Presin Parcial), como si estuviese solo.
La Presin Total es de todas.
Los gases tienden a ocupar todo el
espacio.
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La Ley de Dalton
ElementoAire atmosfrico Aire Alveolar
% mm Hg % mm Hg
Nitrgeno 78.62 597.0 74.9 569.0Oxgeno 20.84 159.0 13.6 104.0
CO2 0.04 0.3 5.3 40.0
Agua 0.50 3.7 6.2 47.0Total 100 760.0 100 760.0
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La Presin Parcial de un gas.
PP = % x Presin Atmosfrica Total.
Ejemplo del O2:
20.84 % x 760 mm Hg = 160 mm Hg
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Difusin de los Gases a travs de lamembrana A-C
tEl gas se expande para ocupar el espacio
alveolar.
tMovimiento de partculas da la Energa.t 4 Factores de la Membrana A-C.
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L M b A C
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La Membrana A-CFactores
1. Espesor de la Membrana
2. Coeficiente de Difusin de losgases.
3. Superficie de la Membrana
4. Gradiente de Presin
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El Espesor de la Membrana
Est en relacin inversa con la Difusin del
Gas.
Estados anormales:Edema y Fibrosis.
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El Coeficiente de Difusin de los Gases
Ley de Difusin de Fick:La velocidad de difusin de un gas a
travs de una membrana es proporcionala:
1. Superficie de la membrana
2. (P
3. Espesor (Inversamente)
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El Coeficiente de Difusin de los Gases
4.- Solubilidad del Gas.
5.- Raz cuadrada del Peso Molecular.
El caso del CO2: tiene menor gradiente
que el O2 pero difunde ms rpido
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La Ley de Laplace-Young
La burbuja de jabn.
El O2 debe pasar por una interfase H2O-Gas.
Esa interfase es uno de los determinantes de laTensin Superficial.
Las molculas de H2O estn unidas y tienen
carga elctrica.
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La Superficie de la Membrana.
1. Las infecciones pulmonares.2. El Enfisema.
3. La Fibrosis4. Extirpacin de lbulo.
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El Gradiente de Presin
(P entre entre los Alvolos y la
Sangre.
Difusin de gases bidireccional.
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El Proceso Respiratorio.
3.- El Transporte de los Gases
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El Transporte de Gases en Sangre.
1.- Transporte de O2 del Alvolo a los
tejidos.
2.- Transporte del CO2 de los tejidos alAlvolo
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Transporte de Oxgeno
Dos formas:
1. Combinacin qumica con la Hb de los
GR (97%) HbO2
2. Libre, disuelto en el H2O. (3%)
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Valores Normales de la Hb.
A nivel del mar.
Hombre: de 13.0 a 16.0 g/L
Mujer: de 12.0 a 15 g/L.
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Funciones de la Hb
1. Facilita el transporte de O2 **
2. Facilita el transporte de CO2 **
3. Funcin Buffer del pH en el EAB
4. Transporte de NO en el GR.
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Modificacin de la Curva de Disociacin
1. La Temperatura corporal
2. El pH de la sangre
3. La 2,3-DPG
4. La P50.
Modificacin de la Afinidad del O por la
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Modificacin de la Afinidad del O2 por la
Hb.
1. La Temperatura corporal: Se desva hacia
la derecha cuando esta aumenta,
produciendo q de la afinidad.Es favorable a nivel de los tejidos,
favorece descarga del CO2.
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Modificacin de la Afinidad del
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Modificacin de la Afinidad del
O2 por la Hb.
3.- La Concentracin de 2,3-DPG
eritrocitario.
Une las cadenas F de HbO2.
Factor importante en respiracin
celular.
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3.- La Concentracin de 2,3-DPG
eritrocitario.Su aumento desva la curva a la derecha.
La liberacin de O2 de la Hb.
En el ejercicio.
En la Bronquitis crnica.
Modificacin de la Afinidad del
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Modificacin de la Afinidad del
O2 por la Hb.
4.- La P50.
Es la pO2 en la cual el 50% de la Hb
est saturada.
Indicador til
Valor normal de 26 a 28 mm Hg.
Su aumento desva la curva a la derecha.
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El Transporte de CO2.
Desde los tejidos hacia el Pulmn
Es 20 veces ms soluble que el O2.
Se transporta en 3 formas:
1. Como HCO3. La + importante. = 60%
2. Disuelto en plasma: 2.7 mL/dL 45 mm Hg) =
10%
3. Compuestos Carbaminos. = 30%
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El CO2 como HCO3
Anhidrasa Carbnica
H2O + CO2 m H2CO3 H+ + HCO3
Efecto Haldane La desoxigenacion de la
sangre favorece su capacidad de transportar
CO2
La Hb amortigua el H+.
El CO2 como HCO3
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El CO2 como HCO3Destino del HCO3.
70% Al plasma
HCO3
30% se intercambia conCl-
El e Desplazamiento del Cloruro
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El D splazami nto d l Cloruro
eL G S
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eLos Gases en Sangre
Son pruebas uncionales Pulmonares y
Renales.
Estudian oxigenacin y EAB.
pH arterial 7.35 7.45
HCO3 : 22-28 mEq/L
pCO2: 35-45 mm Hg
pO2: 97 mm Hg.
Transporte de CO2 en Plasma.
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p 2Compuestos Carbaminos.
30% en esta forma.
Amino terminal de las Protenas.
En el Eritrocito (La Globina)
Se forma la Carbamino-Hb
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La Relacin Ventilacin-Perfusin.
En la zona respiratoria alveolar.
Equilibrio entre la Ventilacin Alveolar
(4.0 L/min) y el FS o Perfusin o GC
derecho. (5.0 L/min).
8.0min/0.5
.min/0.4!! L
L
Normal
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El Proceso Respiratorio.
4.- Intercambio gaseoso celular.
I t bi l l
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Intercambio gaseoso celular
A.- El Oxgeno: proceso complejo.
Inverso al ocurrido en el Alvolo.
GR (Hb) Clula.
Saturacin de la Hb con O2: 97.5%.
2 Factores.
I t bi l l
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Intercambio gaseoso celular
A.- El Oxgeno.- 2 Factores:
1.- El contenido arterial de O2:
Disuelto: 0.3 mL/100 mL de sangre
+ Hb (Frrico): 1.36 mL O2/g Hb.
2.- La Curva de disociacin de la Hb.
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Los 3 Sistemas que llevan O2 a las
clulas:
El Sistema Cardiovascular
El Sistema Respiratorio
El Sistema Hematolgico.
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El Cl l i i l l
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El Cl- en la respiracin celular.
eEl desplazamiento del Cloro .
Funcin del Cl-: mantener la neutralidadintracelular.
El H+ es poco permeable.
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El Proceso Respiratorio.
5.- El Pulmn y la Regulacindel EAB
Ecuacin Fundamental del EAB
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Ecuacin Fundamental del EAB
Anhidrasa Carbnica
H2O + CO2 m H2CO3 H+ + HCO3
H2O + CO2
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Ecuacin
pH ~ HCO3
pCO2
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TrastornoBsico pH Arterial FormasClnicas CambiosBioqumicos
Acidosis DisminuidoMetablica q HCO3
Respiratoria o pCO2
Alcalosis AumentadoMetablica o HCO3
Respiratoria q pCO2
El E.A.B
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Sistemas Buffer
Los Lquidos Corporales
El Pulmn
El Rin.
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El
Sistema Buffer del
os LquidosCorporales.
Son:
El HCO3 del Plasma.
Las Protenas.
La Hemoglobina (Hb)
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ElSistema Buffer delos
Lquidos Corporales.Caractersticas.
Rpido e inmediato.
Poca potencia.
Fugaz (Corta duracin).
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ElSistema Buffer Pulmonar.Caractersticas.
Modificando la Ventilacin Pulmonar
Permite expulsar o retener CO2 y asmodifica la pCO2.
Es intermedio en comienzo, potencia yduracin del efecto.
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ElSistema Buffer Renal.
Caractersticas.
* Tardo en actuar.
* El ms potente.
* El de ms larga duracin.
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Control de la Respiracin
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Control de la Respiracin
Nervioso o Neural: Los Reflejos
Qumico
Control de los msculos respiratorios.
El Control Nervioso o Neural
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El Control Nervioso o Neural.
Mecanismos reflejos a travs de Receptores
Voluntario: Corteza, fascculos crtico-espinales.
Involuntario: Protuberancia y Bulbo, por elpuente de Varolio. (Zona respiratoria Central).
El Control Nervioso o Neural.
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Mecanismos Reflejos
Estmulos:
( pH (Sangre y LCR)
(pCO
2
( pO2
Substancias irritantes.
El Control Nervioso o Neural.
i fl j
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Mecanismos Reflejos
Receptores:
Quimiorreceptores articos y carotdeos
Quimiorreceptores de subst. Irritantes.
Quimiorreceptores Centrales, en el Bulbo.
Mecanorreceptores de las vas areas (Reflejo de
Hering-Brauer: se disminuyen las descargas
inspiratorias via vagal).
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El Control Nervioso o Neural.
M i R fl j
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Mecanismos Reflejos
Centros:
Zona respiratoria Bulbar
Protuberancial: Centro Apnustico
Centro
Neumotxico
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El Control Nervioso o Neural.
M i R fl j
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Mecanismos Reflejos
Respuesta:
Cambios en la Ventilacin Pulmonar.
Tos
Estornudo
El Reflejo de la Tos
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j
Receptores Vago Bulbo Efecto (TOS)
Inspiracin de aire Cierre de epiglotisy cuerdas vocales
Contraccin muscular abdominal o Presinpulmonar
Apertura de cuerdas vocales y epiglotis
Salida de aire en estallido (120-160 Km/h)
Caso Problema.
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Un nio de 7 aos fue intervenido porApendicitis Aguda. Anestesia General.
Post-ciruga: No despierta
FR = 10 x min. pH = 7.21
HCO3 = 25 mEq/L
pCO2 = 64 mm Hg.
pO = 73 mm Hg
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