Sistema Circulatorio y respiratorio. 2 Sistema circulatorio y respiratorio.
Sistema Respiratorio. Fisiología
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V.2- Fisiología respiratoria. Fisiología pulmonar e intercabio de gases Movimientos respiratorios y ventilación pulmonar. Principio básicos del intercambio gaseoso: difusión de oxígeno y dioxido de carbono a través de las membranas respiratorias. Regulación de la respiración: Centro respiratorio, control químico Rafael Sirera Fisiología Humana
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V.2- Fisiología respiratoria. Fisiología pulmonar e intercabio de gases
Movimientos respiratorios y ventilación pulmonar. Principio básicos del intercambio gaseoso: difusión de oxígeno y dioxido de carbono a través de las membranas respiratorias. Regulación de la respiración: Centro respiratorio, control químico
Rafael Sirera Fisiología Humana
• Conocer la fisiología pulmonar: – Movimientos respiratorios y ventilación pulmonar.
• Conocer los principio básicos del intercambio gaseoso– difusión de oxígeno y dioxido de carbono a través de las
membranas respiratorias. – Regulación de la respiración: Centro respiratorio, control
químico
Objetivos de aprendizajeRafael Sirera Fisiología Humana
• Ventilación pulmonar consiste en dos fases– Inspiración: flujo de gases en los pulmones– Espiración: salida de los gases de los pulmones
• Los procesos mecánicos que dependen de los cambios de volumen en la cavidad torácica– Cambio de volumen cambio de presión– Cambios de presión flujo de gases para igualar la presión
• Ritmo respiratorio normal: 12-16/minuto– Bradipnea: < 12/minuto– Taquipnea: > 16/minuto
Mecanica de la RespiraciónRafael Sirera Fisiología Humana
Presiones en la Cavidad TorácicaRafael Sirera Fisiología Humana
Presión atmosférica; 760 mm Hg
Presión intrapleural756 mm Hg(–4 mm Hg)
Pared torácica
DiafragmaPulmón Presión intrapulmonar 760
mm Hg(0 mm Hg)
Pleura parietal
Cavidad pleuralPleura visceral
756
760
Músculos y Movimientos RespiratoriosRafael Sirera Fisiología Humana
InspiraciónRafael Sirera Fisiología Humana
Secuencia de eventos
Cambios de las dimensiones anterior-posterior y superior-inferior
Cambios en las dimensiones laterales
(vista superior)
Las costillas se elevan y el esternon sube al contraerse los intercostales externos.
Diafragmase mueve hacia abajo
durante la contracción.
Contracción de los intercostales externos
Los músculos inspiratorios se contraen (El diafragma desciende; la caja torácica se eleva).
El volumen de la cavidad torácica incrementa.
Los pulmones se estiran: el volumen intrapulmonar aumenta.
La presión intrapulmonar cae (–1 mm Hg).
El aire (gases) fluye dentro de los pulmones a través de gradiente hasta que la presión intrapulmonar se iguala a cero (igual a la presión atmosférica).
Insp
irac
ión
EspiraciónRafael Sirera Fisiología Humana
Secuencia de eventosCambios de las dimensiones anterior-posterior y superior-inferior
Cambios en las dimensiones laterales(vista superior)
Las costillas y el esternon están deprimidos debido a la relajación de los intercostales.
Intercostales externos relajados
El diafragma se desplaza hacia arriba cuando Se relaja.
Los músculos inspiratorios se relajan (El diafragma se eleva; La caja torácica baja debido al retroceso de los cartílagos costales).
El volumen de la cavidad torácica disminuye.
Retroceso pasivo elástico de los pulmones; volumen intrapulmonar disminuye
Presión intrapulmonar sube (to +1 mm Hg).
El aire (gases) fluye fuera de los pulmones hasta que el gradiente de presión intrapulmonar es cero
Espiracion
5 seconds elapsed
Volume of breath
Intrapulmonarypressure
Expiration
Intrapleuralpressure
Trans-pulmonarypressure
InspirationIntrapulmonary pressure. Pressure inside lung decreases as lung volume increases during inspiration; pressure increases during expiration.
Intrapleural pressure.Pleural cavity pressure becomes more negative as chest wall expands during inspiration. Returns to initial value as chest wall recoils.
Volume of breath.During each breath, the pressure gradients move 0.5 liter of air into and out of the lungs.
PresionesRafael Sirera Fisiología Humana
• Se utilizan para evaluar el estado de las vías respiratorias– Volumen corriente (TV) – Volumen inspiratorio de reserva (IRV) – Volumen expiratorio de reserva (ERV) – Volumen residual (RV)
Volúmenes RespiratoriosRafael Sirera Fisiología Humana
Volumenes respiratorios
Volumen corriente (TV)
Cantidad de aire inhalado o exhalado con cada respiración bajo condiciones de repososo
3100 ml Volumen inspiratorio de reserva (IRV)
Volumen espiratorio de reserva (ERV)
Volumen residual (RV) Cantidad de aire que queda en los pulmonaes tras una exalación forzosa
500 ml
Cantidad de aire que puede ser forzosamente inhalado tras una inspiración forzosa
Cantidad de aire que puede ser forzosamente exhalado tras una exhalación forzosa1200 ml
1200 ml
Medida Descripción
Valor medio en adulto varón
1900 ml
500 ml
700 ml
1100 ml
Valor medio en adulto mujer
• Capacidad inspiratoria (IC) • Capacidad funcional residual (FRC)• Capacidad vital (VC) • Capacidad pulmonar total (TLC)
Capacidades RespiratoriasRafael Sirera Fisiología Humana
Capacidades respiratorias
Capacidad funcional residual (FRC)
Máxima cantidad de aire contenida en los pulmones tras un esfuerzo inspiratorio máximo:TLC = TV + IRV + ERV + RV
Cantida máxima de aire que puede ser expirada tras un esfuerzo inspiratorio máximo: VC = TV + IRV + ERV
Cantidad máxima de aire que puede ser inspirada tras una espiración normal: IC = TV + IRV
Capacidad total pulmonar (TLC)
Capacidad vital (VC)
Capacidad inspiratoria (IC)
6000 ml
4800 ml
3600 ml
2400 ml
4200 ml
3100 ml
2400 ml
1800 ml
Valor medio en adulto varón
Valor medio en adulto mujer
Volumen de aire que queda en los pulmonaes tras una espiración normal: FRC = ERV + RV
Registro espirométrico en un varónRafael Sirera Fisiología Humana
Vol. de reserva inspiratorio3100 ml
Volumen corriente 500 mlVolumen expiratorio de
reserva1200 ml
Volumen residual1200 ml
Capacidad funcional residual2400 ml
Capacidad inspiratoria3600 ml Capacidad
vital4800 ml
Capacidad total
pulmonar6000 ml
• Parte del aire de las vías respiratorias no participa en el intercambio gaseoso
• Espacio muerto anatómico: Volumen de los conductos respiratorios (~150 ml)
• Espacio muerto alveolar: alveolos ineficaces por obstrucción o colapso
• Espacio muerto total: Suma de los dos anteriores
Aire de Espacios MuertosRafael Sirera Fisiología Humana
• Cambio de O2 y CO2 a través de la membrana respiratoria– Influenciada por– Gradientes de presión
parcial y solubilidad de los gases
– Acoplamiento de la ventilación-perfusion
– Características estructurales de la membrana respiratoria
Intercambio de gases entre la sangre, pulmones y tejidos.Respiración Externa
Rafael Sirera Fisiología Humana
• Gradientes de presión parcial y solubilidad del gas• El gradiente de presión parcial de O2 en los
pulmones es elevado– Sangre venosa Po2 = 40 mm Hg
– Alveolos Po2 = 104 mm Hg• Las presiones parciales de O2 alcanzan el
equilibrio de 104 mm Hg en ~0.25 segundos,
difundiendo al glóbulo rojo del capilar
Respiración ExternaRafael Sirera Fisiología Humana
• El gradiente de Presión Parcial para el CO2 en pulmón es menos marcado:–Pco
2 en sangre venosa= 45 mm Hg
–Alveolar Pco2 = 40 mm Hg
Pero…• El CO2 es 20 veces más soluble en plasma que el O2
El CO2 se intercambia en la misma cantidad que el O2
Respiración ExternaRafael Sirera Fisiología Humana
• Intercambio de gases de los capilares a los tejidos corporales
• Los gradientes de presión parcial y difusión están revertidos en comparación con la respiración externa– Po2 en el tejido es siempre menor que en la sangre arterial
– Po2 de las venas es 40 mm Hg y Pco2 es 45 mm Hg
Intercambio de gases entre la sangre, pulmones y tejidos.Respiración Interna
Rafael Sirera Fisiología Humana
Rafael Sirera Fisiología Humana
Aire inspirado:P 160 mm HgP 0.3 mm Hg
La sangre deja los pulmones y entra en los capilares tisulares:P 100 mm HgP 40 mm Hg
Alveolo pulmonar:P 104 mm HgP 40 mm Hg
O2
Corazón
La sangre deja los tejidos y entra en los pulmones:P 40 mm HgP 45 mm Hg
Venas sitémicas Systemicarteries
Tejidos:P menos de 40 mm HgP más de 45 mm Hg
Respiración interna
Respiración externa
Venas pulmonares (P100 mm Hg)
Arterias pulmonares
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
• El O2 circula en sangre:– 97% combinado de forma reversible con
la Hemoglobina– 3% disuelto en plasma
• El CO2 se transporta:– 7% disuelto en plasma– 23% unido reversiblemente a proteínas
plasmáticas y hemoglobina (carbaminhemoglobina)
– 70% en forma de ion bicarbonato (amortiguación pH)
Intercambio GaseosoRafael Sirera Fisiología Humana
Captación de oxígeno y liberación de dióxido de carbono en los pulmones
Rafael Sirera Fisiología Humana
plasma
Alveolo
Membrana basal de difusión
CO2
CO2
CO2
CO2
O2
O2 O2 (disuelto en plasma)
Cl–
lenta
CO2 (disuelto en plasma)
CO2 + H2O H2CO3 HCO3– + H+
Red blood cell
Carbonicanhydrase
RápidaCO2 + H2O H2CO3
CO2 + Hb HbCO2
O2 + HHb HbO2 + H+
(Carbamino-hemoglobin)
HCO3–+H+
HCO3–
Cl–
Chlorideshift(out) viatransportprotein
Liberación de oxígeno y dióxido de carbono a los tejidos
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Glóbulo rojo
Plasma
Slow
Cel. Del tejido Fluido intersticial
Carbonicanhydrase
CO2
CO2
CO2 (disuelto en plasma)
CO2 + H2O H2CO3 HCO3– + H+
FastCO2 + H2O H2CO3
O2 (disuelto en plasma)
CO2 + Hb HbCO2
HbO2 O2 + Hb
(Carbamino-hemoglobin)
HCO3– + H+
HCO3–
Cl–
Cl–
HHb
Se une a proteinas plasmáticas
Chlorideshift(in) viatransportprotein
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
O2
O2
• Centros de la respiración del bulbo raquídeo: Controlan la ritmicidad de funcionamiento de las neuronas implicadas
• Regulación humoral– Receptores para O2 (quimiorreceptores) en carótidas y aorta
– Estímulo directo del centro de la respiración por CO2 y H+
• El nivel del CO2 en sangre es el principal estímulo de la respiración– Los quimiorreceptores no responden a los cambios en los niveles de
oxígeno, sino al pH, que depende del nivel de dióxido de carbono en plasma.
Regulación de la RespiraciónRafael Sirera Fisiología Humana
• Influencia de la Pco2:– Si los niveles de Pco2 aumentan (hipercapnia), el CO2 se
acumula en el cerebro – CO2 se hidrata; da lugar a ácido carbónico disociado, liberando
H+
– H+ estimula los quimioreceptores cerebrales– Los quimiorreceptores hacen sinapsis con los centros
reguladores de la respiración, se incrementa la profundidad y la frecuencia de la respiración
Factores QuímicosRafael Sirera Fisiología Humana
Regulación de la RespiraciónRafael Sirera Fisiología Humana
Estímulo inicial
Resultados
Respuesta fisiológica
Ventilacion(mas CO2 exhalado)
Arterial P y pHVuelven a la normalidad
CO2
Centros respiratorios medulares
Musculos respiratorios
Impulsos aferentes
Impulsos eferentes
Arterial P CO2
Los quimioreceptores centrales de la médula responden al H+
En el cerebro ECF (media el 70% de la respuesta al CO2)
Los quimioreceptores periféricos en la carótida y en los cuerpos aórticos (median el
30% de la respuesta a CO2)
P disminuye el pH en el fluido extracelular cerebral (ECF)
CO2
Regulación de la RespiraciónRafael Sirera Fisiología Humana
Higher brain centers(cerebral cortex—voluntarycontrol over breathing)
Other receptors (e.g., pain)and emotional stimuli actingthrough the hypothalamus
Peripheralchemoreceptors O2 , CO2 , H+
Receptors inmuscles and joints
Irritantreceptors
Stretch receptorsin lungs
Respiratory centers(medulla and pons)
–
–
+
+–
+–
+
+
CentralChemoreceptors
CO2 , H+
