Respuesta y adaptaciones pulmonares al ejercicio
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RESPUESTA Y ADAPTACIONES PULMONARES AL EJERCICIO FISIOLOGÍA II DR. JG DR. MGJC DR. MAMM DR. NSMA DR. SPA
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RESPUESTA Y ADAPTACIONES PULMONARES AL EJERCICIO
FISIOLOGÍA II
DR. JG
DR. MGJCDR. MAMM
DR. NSMADR. SPA
• 3 funciones básicas de la función pulmonar son:
• Control Homeostático.
El intercambio de O2 Y CO2 con el entornoLa regulación del pH de la sangre La comunicación oral.
Durante el ejercicio.
Contribuir a oxigenar.
Disminuir el grado de acidez de sangre venosa mixta, Hipercápnica e Hipoxémica.
Mantener Resistencia vascular pulmonar baja, lo que minimiza el edema intersticial.
• Reposo: 4.2 l/min ventilación y circulación 5l/min de sangre
• Cociente VE/Q 0.8
Volúmenes.• Volumen corriente: en cada inspiración y espiración.
500 ml.• Volumen de reserva inspiratorio: adicional máximo
inspiratorio.3000 ml.
• Volumen de reserva espiratorio: adicional máximo espiratorio
1100 ml.• Volumen residual: volumen restante tras espiración forzada.
1200 ml.
Capacidades.• Capacidad Inspiratoria: cantidad de aire que se puede respirar
VC + VRI= 3500 ml.• Capacidad Residual Funcional: cantidad de aire que queda en los
pulmonesVRE + VR= 2300 ml.
• Capacidad Vital: Máxima cantidad de aire que expulsa una persona, después de una máxima inspiración y espirando al máximo
VRI + VC + VRE= 4600 ml.• Capacidad pulmonar total: máximo volumen al que pueden
expandirse los pulmones con el máximo esfuerzo posible.CV + VR= 5800 ml.
CAPACIDAD VITAL FORZADA.
• Varia considerablemente con el tamaño y la composición corporal.
4-5 l/min en varones y 3-4 l/min en mujeres7-8 l/min en atletas de alta resistencia.
• Personas que realizan ejercicio regularmente poseen valores estáticos superiores a la media.
VOLUMEN PULMONAR RESIDUAL
• Se modifica con el ejercicio.
• Aumento transitorio pos ejercicio regresando a la normalidad tras 24 hrs.
• Colapso de pequeñas vía aéreas
• Aumento del volumen de sangre torácico.
VOLUMEN ESPIRATORIO FORZADO-1
• Se expresa como porcentaje de la CVF, y se refiere a la capacidad espiratoria pulmonar en relación a la resistencia ofrecida por las vías respiratorias al paso de aire hacia el exterior.
• 85% de la CVF.
MAXIMA VENTILACION VOLUNTARIA.
• Valora la máxima capacidad mecánica pulmonar de ventilar aire.
• “Respire lo mas rápido y profundo” por 15 segundos.
• Representa un valor 25% superior a una ventilación pulmonar máxima obtenida en una prueba de esfuerzo.
• 180-190 l/min.
• Susceptible de mejorar con entrenamiento
Regulación de la ventilación pulmonar.
Ritmo y Profundidad
Regulación de la ventilación pulmonar.
• Equilibrio homeostático de:
• Coordinación entre sistemas circulatorio y respiratorio.
PO2.PCO2. pH.
Regulación involuntaria.
Regulación de la ventilación pulmonar.
Ventilación durante el ejercicio.
Modificación de la diferencia a-v O2
Temperatura pH
Retroalimentación propioceptiva
Ventilación durante el ejercicio
• Recuperación de la ventilación es lenta.
• Dependiente del pH sanguíneo y temperatura corporal.
• Disnea:
• Hiperventilación:
• Maniobra de Vasalva:
PCO2 y H
PCO2 de 40mmHg hasta 15mmHg
Contracción forzada de músculos Respiratorios.Cae el retorno venoso.
Ventilación y Metabolismo energético.
• Estado estable:La ventilación al nivel del metabolismo energético.
• Equivalente Ventilatorio:
Proporción entre VE/VO2Litros de aire respirado/litros de O2 consumido.
Reposo: 23-27/1Ejercicio: 30 ó >/1
Punto de máxima Tensión ventilatoria tolerable.
• Intensidad al máximo VE aumenta respecto a VO2.
• 55-70% del VO2máx.No puede se sostenido por la oxidación de
oxigeno.Glucolisis= Acido Láctico + Bicarbonato:
Lactato Sódico, H2O y CO2
Refleja la respuesta Respiratoria al aumento del CO2.
Umbral Anaeróbico.
• Relación del intercambio respiratorio (R)= Proporción entre producción de CO2/VO2.
Aumento sistemático
del VE/VO2 y no del
VE/VCO2
RESPIRATORIO
• RESPIRACION EXTERNA– VENTILACIÓN– DIFUSIÓN PULMONAR
• RESPIRACIÓN INTERNA– TRANSPORTE– INTERCAMBIO DE GASES
(Enlazado por el sistema circulatorio)
DIFUSIÓN PULMONAR
• INTERCAMBIO DE GASES EN PULMÓN
• FINALIDAD– REMPLAZAR EL APORTE DE
OXIGENO– ELIMINAR DIOXIDO DE CO2
• REQUIERE– AIRE– SANGRE
CIRCULATORIO
• VENA CAVA• VENTRICULO DERECHO• ARTERIA PULMONAR• CAPILARES PULMONARES• SACOS ALVEOLARES• UNO EN UNO
MEMBRANA RESPIRATORIA
• MEMBRANA ALVEOLO CAPILAR• PARED ALVEOLAR• PARED CAPILAR• MEMBRANAS SUBYACENTES• MEMBRANA RESPIRATORIA– DELGADA (0.5 – 4.0 NM)– 300 MILLONES DE ALVEOLOS
PRESIONES PARCIALES DE LOS GASES
• MEZCLA DE GASES• PRESIÓN PROPORCIONAL A CONCENTRACIÓN• CADA UNO PRESIÓ PARCIAL LEY DE DALTON• AIRE
– 79.04% NITROGENO 600.7 mmHg– 20.93% OXIGENO 159.0 mmHg– 00.03% CO 2 0.3mmHg
• SE DISUELVE EN PLASMA LEY DE HENRY• INTERCAMBIO EN ALVEOLOS
– GRADIENTE DE PRESIÓN RESPIRATORIA• 1 ATMOSFERA = 760 mmHg
INTERCAMBIO DE O2
• O2 – 159 mmHg En Inspiración 100 – 105 mmHg
• SANGRE– Capilares Pulmonares 40 – 45 mmHg
• CAPACIDAD DE DIFUSIÓN DE OXÍGENO– Reposo 23 ml O2 x min x 1 mmHg– Esfuerzo 50 ml NO ENTRENADO– Esfuerzo 80 ml DEPORTISTA ELITE
INTERCAMBIO DE CO2
• 46 mmHg INSPIRACIÓN 40 mmHg• SOLUBILIDAD 20 VECES MAYOR
TRANSPORTE DE O2
• COMBINADO CON HEMOGLOBINA > 98%• COMBINADO CON PLASMA < 2%• 3 ml O2 x Litro de Plasma– 3 – 9 litros = 9 – 15 ml O2
• TEJIDOS CORPORALES EN REPOSO REQUIERE – >250 ml O2 X min.
• GLOBULOS – 70 veces mas O2
SATURACIÓN DE HEMOGLOBINA
• Transporta 4 moleculas O2 X eritrocito denominado OXIHEMOGLOBINA– Depende• PO2• FUERZA DE ENLACE O AFINIDAD – >PO2 = > SATURACIÓN
• ACIDEZ EFECTO BOHR• < PH MUSCULAR = > DESCARGA DE O2 A MUSCULO• TEMPERATURA
CAPACIDAD DE SANGRE PARA TRANSPORTE DE O2 y CO2
• O2• 100 ml SANGRE = 14 – 18 g hemoglobina H• 12 – 16 g hemoglobina M• 1 gr Hemoglobina = 1.34 ml O2 = 16 – 24 ml X 100 ml cuando Sat. = 100
%• CO2
– DISUELTO EN PLASMA– IONES BICARBONATO (ÁCIDO CARBÓNICO)– COMBINADO CON HEMOGLOBINA
CO2 DISUELTO
• 7 – 10% EN PLASMA (Esti desaloja con PCO2 baja (Pulmones))
• 60 – 70% EN ÁCIDO CARBÓNICO– CO2 + H2O H2CO3 H + HCO3
ácido carbónico Bicarbonato– H en hemoglobina Efecto Bohr
• PULMONES– Ac + Bicarbonato H2CO3 CO2 + H2O– Vuelve al alveolo y se espira
INTERCAMBIO DE GASES EN MUSCULO
• REPOSO 20 ML X 100 ML SANGRE• CAPILAR 15 – 16 ML • DIFERENCIA ARTERIO VENOSA– 4 – 5 ml por 100 ml– EJERCICIO• 15 – 16 ML X 100 ML
– FACTORES• Contenido de O2 en sangre• Intesidad de Flujo• Condiciones Locales
Transporte de dióxido de carbono
• 4ml CO2 por 100ml sangre
4 mecanismos:• Disuelto • Ion bicarbonato • Hb y otras proteínas
plasmáticas
Diferencia arterio-venosa de oxígeno
RELACIÓN VENTILACIÓN-PERFUSIÓN (VE/Q) EN REPOSO Y DURANTE EL EJERCICIO
Optimo acoplamiento entre la ventilación alveolar y la perfusión sanguínea a los alvéolos (VE/Q).
• Particularidades anatómicas• Regulación vasculatura pulmonar• Grado de conductancia vía aérea
Reposo• Ventilación alveolar 4-5lt/min.
• Lecho capilar pulmonar 5lt/min
• Promedio 0.8
• Vértices: mayor ventilación y menor perfusión
• Bases: menor ventilación y mayor perfusión
Ejercicio ligero a moderado
• Aumenta ventilación y GC
• V/Q > o = 1
• Bases y vértices (1.2-1.3)
• Uniformidad V/Q
• Flujo sanguíneo mayor en vértices (aumento presión arteria pulmonar)
Ejercicio intenso
• Ventilación: 200lt/min atletas entrenados
• GC: 25-30lt/min
• VE/Q: > o = 5
• Espacio muerto anatómico disminuye
• Vasoconstricción lecho vascular pulmonar
• Bronco constricción• Hipoxemia arterial• Edema pulmonar
Lung perfusion and Ventilation at rest and durin exercise , Mohzenifar et al., CHEST, 1985, 87-3 pgs. 359-361
Radiographic evidence of interstitial pulmonary edema after exercise at altitude James D. Anholm, Eric N. C. Milne, Paul Stark, Jonathan C. Bourne and Paul Friedman J Appl Physiol
86:503-509, 1999.
• Maratón Boston (1923)
• Anormalidades funcionales pulmonares post ejercicio
• Disminución capacidad vital
• Cambios espirométricos
• Disminución capacidad perfusión para el CO2
Regulación de la ventilación en el ejercicio
Ventilación pulmonar
• Reposo: 6lt/min
• Esfuerzo máx. personas no entrenadas: 90-100lt/min
• Entrenados: 200lt/min
Permitir el transporte de O2 necesario a los
tejidos activos y eliminar el CO2
generado en exceso
Mecanismos reguladores de la ventilación en el ejercicio
Mecanismos químicos
Otros mecanismosMecano receptores
• Fibras nerviosas III y IV• Frecuencia de movimientos
Teoría cardio dinámicaAumento de la ventilación en relación con el
incremento del GC
Nociceptores y metaboloreceptores
• [H+ y K+]• Bradicinina y Ac.
Araquidónico• < umbral respiratorio
Receptores temperatura• Piel, musculo, medula espinal,
bulbo raquídeo e hipotálamo
Fases de la respuesta ventilatoria
Fase I (componente rápido)
• Aumento inmediato
• Cambios químicos en la composición de la sangre
• Retroalimentación muscular
Fase II (componente lento)
• Modificaciones de Pa de gases sanguíneos
• Estimulo central y feedback muscular
• Potenciación a corto plazo y [K+] en sangre (musculo activo)
• Quimiorreceptores centrales y periféricos
Fases de la respuesta ventilatoria
Fase III (componente estable)
• Aumento lineal (50-60% VO2 max.)
• PCO2 se mantiene valor en reposo
• Quimiorreceptores periféricos
• Temperatura
Fases de la recuperación
Rápida:• Descenso brusco ventilación• Desaparición comando central y
feedback muscular
Lenta• Perdida potenciación a corto
plazo• [K+]• Hipoxia e hipercapnia• Desaparición progresiva
El sistema pulmonar como limitante del rendimiento en ejercicios de
resistencia
Limitantes Respiratorias
• Rendimiento físico• VO2max• La cesión del oxígeno a
los músculos es la principal limitante de la potencia aeróbica máxima.
Parámetros fisiológicos
• Relación ventilación perfusión (VE/Q). Aumenta hasta 5-6 veces
• Equivalente respiratorio• (VE/VO2)• Capacidad de aumentar
la ventilación pulmonar > capacidad de aumentar el metabolismo oxidativo.
Limitantes respiratorias
• Hipoxemia arterial durante ejercicios de carácter máximo y fatiga de los músculos respiratorios en atletas de resistencia.
• Demanda energética de los músculos respiratorios.
• Aumento del lactato• Fatiga muscular
respiratoria.
Músculos respiratorios
• Los músculos respiratorios son resistentes a la fatiga en condiciones no patológicas y en reposo, pero durante el ejercicio intenso y prolongado es posible la instauración de fatiga muscular respiratoria.
Limitaciones de la mecánica pulmonar
• Músculos que intervienen en la mecánica respiratoria.
• VEmax corresponde al 75 % de la MVV.
• Los factores mecánicos no limitan la ventilación durante el ejercicio.
Limitación de la difusión pulmonar
Gasto cardiaco– Transito de los glóbulos rojos.Tiempo medio de estancia >0.25 seg.Hipoxemia severa 40-50 % de deportistas entrenados.Desaturación de la oxihemoglobina
Valoración ergoespirométrica
• El sistema respiratorio no es limitante de la capacidad aeróbica en sujetos sanos de hábitos sedentarios ni en personas que realizan actividad física regular.
• Pa02 > 85mm Hg• SA02 > 95%• PH 7.31
Valoración ergoespirométrica
• En atletas altamente entrenados en resistencia aeróbica, desciende la PaO2 y aumenta la PDO2, hay perdida del equilibrio ácido –base. Esto sugiere limitación respiratoria.
• Limitación del rendimiento con altas cargas de trabajo.
Entrenamiento de músculos respiratorios
• Procesos de difusión?• Aumenta la potencia
aeróbica, del diafragma y de los músculos accesorios, menor fatiga, y mayor aclaramiento del lactato
