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fisiolofia resporatoria
- 1. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.
- 2. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Intercambio de Gas Pulmonar • La difusión de moléculas de gas se debe a su movimiento térmico (Browniano). • La difusión es impulsada por un gradiente de concentración, desde áreas de alta concentración hasta áreas de baja concentración
- 3. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Intercambio gaseoso • La presión parcial se define por la Ley de Henry: Gas Coeficiente de solubilidad Oxigeno 0.024 Dióxido de carbono 0.57 Monóxido de carbono 0.018 Nitrógeno 0.012 Helio 0.008
- 4. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Intercambio gaseoso • La presión parcial ejercida por el agua se denomina presión de vapor En condiciones fisiológicas, la presión de vapor del agua es de 47 mmHg. • Así, una vez inspirado el aire, se humidifica a saturación relativa a 47 mmHg
- 5. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Intercambio gaseoso Tasa de difusion D = tasa de difusión ΔP = diferencia de presión parcial A = área de la sección transversal S = solubilidad en el gas d = distancia MW = peso molecular de la molécula Gas Tasa neta de difusión Oxigeno 1.0 Dióxido de carbono 20.3 Monóxido de carbono 0.81 Nitrógeno 0.53 Helio 0.95
- 6. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Composición del aire alveolar
- 7. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Gases Alveolares y Gases de la Sangre PO2 = 100 PCO2 = 40 PCO2 = 40PCO2 = 45 PO2 = 40 PO2 = 100 PO2 = 159 PCO2 = 0 PO2 = 149 PCO2 = 0
- 8. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Composición del aire alveolar • La capacidad residual funcional de los pulmones es de 2300 ml, sin embargo, sólo 350 ml de aire nuevo se inspira en cada respiración, por lo tanto:
- 9. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. VA VT VD El aire espirado tiene aire alveola y aire del espacio muerto. Explicación del Aire Espirado Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.
- 10. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Composición del aire alveolar • La concentración de oxígeno en los alvéolos se determina por: -Velocidad de entrada de oxígeno por ventilación -Tasa de absorción de oxígeno en la sangre
- 11. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Difusión a través de la membrana respiratoria • La unidad respiratoria está compuesta por bronquiolos respiratorios, conductos alveolares, sacos y alvéolos
- 12. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Difusión a través de la membrana respiratoria -Una capa fluida que alinea el alveolo -Epitelio alveolar -Membrana basal epitelial -Espacio intersticial -Membrana basal capilar -Membrana endotelial capilar
- 13. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Difusión a través de la membrana respiratoria • Los factores que determinan la velocidad de difusión del gas a través de la membrana respiratoria incluyen: • El espesor de la membrana respiratoria • La superficie de la membrana • Coeficiente de difusión de los gases • Concentraciones de oxígeno atmosférico
- 14. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Difusión a través de la membrana respiratoria •La capacidad de difusión del oxígeno es de 21 ml / min / mmHg •En ejercicio, la capacidad de difusión puede aumentar hasta 65 ml / min / mmHg •La capacidad de difusión del dióxido de carbono se ha estimado en 400 - 450 ml / min / mmHg
- 15. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. • Algunas unidades respiratorias carecen de flujo sanguíneo adecuado, mientras que otras carecen de flujo de aire adecuado - aunque la ventilación total y el flujo sanguíneo pulmonar total es normal. • Este desequilibrio puede ser descrito por la relación ventilación-perfusión • Aquí, la ventilación alveolar (VA) y el flujo sanguíneo (Q) se comparan VA / Q = 0 significa que no hay ventilación alveolar VA / Q = ∞ significa que no hay flujo sanguíneo
- 16. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Ventilación/Perfusión pO2=? pCO2=? pO2=? pCO2=? pO2=? pCO2=? Corto-circuito Normal Espacio Muerto V/Q = 0 V/Q = ∞ Figure 39-11; Guyton & Hall
- 17. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Transporte de Gaseoso en Sangre y Tejidos Definiciones• Presión Parcial • Depende del porcentaje del gas. • Fuerza de empuje para la difusión. • Saturación • % de hemoglobina (Hb) que tiene oxigeno enlazado (nota: no unidades). • Contenido • Cantidad absoluta (ml O2/100 ml de sangre).
- 18. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Transporte de Gaseoso en Sangre y Tejidos • El oxígeno se mueve de los alvéolos hacia la sangre debido a la baja presión parcial de oxígeno en la sangre y a la alta presión parcial en los alvéolos.
- 19. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Transporte de oxígeno de los pulmones a los tejidos
- 20. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Transporte de oxígeno de los pulmones a los tejidos
- 21. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Transporte de oxígeno de los pulmones a los tejidos • Normalmente, el 97% del oxígeno es transportado por la hemoglobina, mi.entras que el 3% se disuelve en el agua en la sangre
- 22. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Transporte de oxígeno de los pulmones a los tejidos
- 23. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Transporte de oxígeno de los pulmones a los tejidos • La curva se desplaza hacia la derecha debido a Disminución del pH de la sangre Aumento de CO2 Aumento de la temperatura (ejercicio) Aumento de la concentración de 2,3-bifosfoglicerato (BPG)
- 24. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Transporte de dióxido de carbono • Debido a la capacidad del dióxido de carbono de difundirse unas 20 veces más rápidamente que el oxígeno, su transporte es mucho más fácil cuando se compara con el oxígeno
- 25. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Transporte de dióxido de carbono
- 26. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Transporte de dióxido de carbono • El efecto Haldane: La unión del oxígeno con la hemoglobina tiende a desplazar el dióxido de carbono de la sangre
- 27. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Regulación de la Respiración • Sensores • Juntan la información. • Controlador central • Integra las señales. • Efectores • Musculos.
- 28. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Centro Respiratorio Figure 41-1; Guyton & Hall
- 29. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Centro Respiratorio • Medula • Grupo respiratorio dorsal. • inspiración, actividad nerviosa intrínsica. – Centro pneumotaxico: limita inspiración, • incrementa la frecuencia respiratoria.
- 30. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Centro Respiratorio • Grupo Respiratorio Ventral •Esta inactivo durante una respiración calmada. •Activa la respiración. •Recibe impulsos desde el Grupo Respiratorio Dorsal.
- 31. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Receptores pulmonares •Receptores de Distensión • Inhiben la inhalación. • Reflejo de Hering-Breuer. •Receptores de Irritación • Bronco – constricción. • Incrementada ventilación. •Receptores J • A nivel de las paredes alveolares. • Son activados en enfermedades y en el edema pulmonares.
- 32. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. Área Quimiosensitiva del Centro Respiratorio Figure 41-2; Guyton & Hall
- 33. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. • El dióxido de carbono es el principal estímulo para una incrementada respiración. • El dióxido de carbono actúa sobre el area quimiosensitiva a través del pH. • Los quimio-receptores periféricos son principalmente afectados por el oxigeno. • SI la PCO2 es constante, un bajo oxigeno puede ser importante.
- 34. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.
- 35. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.
- 36. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.
Notas del editor
- Después de que los alvéolos son ventilados con aire, el siguiente paso en el proceso respiratorio es la difusión del oxígeno de los alvéolos a la sangre pulmonar, con la difusión de dióxido de carbono de la sangre y en los alvéolos
- 1.Como el aire inspirado es una mezcla de gases, la velocidad de difusión de cada gas es directamente proporcional a la presión causada por ese gas, o la presión parcial de ese gas 2. La diferencia relativa en las presiones parciales entre el gas alveolar y la sangre pulmonar determina el flujo neto de moléculas de gas: si la presión parcial es más alta en el gas alveolar, la molécula tenderá a moverse hacia la sangre pulmonarSi la presión parcial es más alta en la sangre pulmonar, la molécula tiende a moverse hacia el gas alveolar
- A medida que se inspira el aire, el agua se evapora inmediatamente de las superficies de las vías respiratorias y humidifica el aireLa evaporación del agua también es impulsada por las diferencias en la presión parcial del agua en el aire atmosférico y el aire inspirado
- El aire atmosférico es principalmente nitrógeno y oxígeno•El aire inspirado está casi completamente humidificado (humedad relativa)•La humidificación diluye las concentraciones de otros gases•El aire alveolar es bajo en oxígeno y alto en dióxido de carbono en comparación con aire humidificado y espirado
- El volumen de aire alveolar reemplazado por aire nuevo es sólo 1/7 del volumen total Se requieren múltiples respiraciones para el intercambio de la mayor parte del aire alveolarEste lento intercambio de aire alveolar asegura que las concentraciones de gas en la sangre no cambian repentinamenteConcentración de oxígeno de los búferes, concentración de dióxido de carbono y pH
- La respiración normal ve una ventilación alveolar de 4.2 l / min, una presión parcial de oxígeno alveolar de 104 mmHg y un consumo de oxígeno de 250 ml / min El aumento de los consumos de oxígeno requiere un aumento significativo en la ventilación para mantener la presión parcial de oxígeno La respiración y ventilación normales también ven una presión parcial de dióxido de carbono alveolar de 40 mmHg y una excreción de dióxido de carbono de 200 ml / min De nuevo, el aumento de la excreción de dióxido de carbono requiere un aumento significativo en la ventilación
- Hay alrededor de 300 millones de alvéolos en los dos pulmonesCada alvéolo tiene un diámetro de aproximadamente 0,2 mm Debido al denso lecho capilar ya las finas paredes alveolares, los gases alveolares se encuentran muy cerca de la sangre de los capilares pulmonares El intercambio de gases se produce a través de las membranas de todas las porciones terminales del pulmón (no sólo los alvéolos), y se describen como la membrana respiratoria o membrana pulmonar
- Las capas de la membrana respiratoria incluyenNota: los gases también deben pasar a través de una fina capa de plasma y la membrana de los glóbulos rojos La membrana respiratoria tiene un promedio de 0,6 micras de grosorLa superficie total de la membrana respiratoria es de 70 m 2El volumen total de sangre en los capilares pulmonares es 60 - 140 ml
- El espesor de la membrana respiratoria aumenta de espesor, debido a edema o fibrosis, puede reducir el transporte de oxígeno La superficie de la membrana respiratoria disminuye en area, debido a necrosis o enfisema donde los alveolos se unen, reducirá drásticamente el transporte de oxígeno Coeficiente de difusión de los gases La diferencia de presión a través de la membrana respiratoria disminuye si las concentraciones de oxígeno atmosférico disminuyen o disminuyó el consumo de oxígeno corporal reducirá el transporte de oxígeno
- Bajo condiciones normales la diferencia de presión de oxígeno en reposo a través de la membrana respiratoria, 11 mmHg Así, la cantidad total de oxígeno que se mueve a través de la membrana respiratoria es de 21 x 11 = 230 ml cada minuto En el ejercicio:-Apertura de los capilares pulmonares "Adaptación" de la ventilación alveolar y del flujo capilar alveolar
- A medida que VA / Q cae por debajo de lo normal, se observa una ventilación inadecuada: shunt fisiológico•A medida que VA / Q se eleva por encima de lo normal, se observa un flujo sanguíneo inadecuado: espacio muerto fisiológico•Esto toma el espacio muerto anatómico en cuenta
- La mayor parte del intercambio de oxígeno ocurre en el primer tercio del lecho capilar - permitiendo un importante factor de seguridad en el intercambio de oxígeno Durante el ejercicio cuando las tasas de flujo sanguíneo son altas y el consumo de oxígeno es alto, la sangre deja el lecho capilar pulmonar totalmente oxigenada La sangre que entra en la aurícula izquierda tiene una PO2 de aproximadamente 95 mmHg, en lugar del nivel saturado de 104 mmHg, debido a la mezcla de sangre "no oxigenada" que acaba de alimentar los pulmones
- Una vez en la circulación sistémica y en el lecho capilar, la PO2 de la sangre cae de 95 mmHg a 40 mmHg a medida que el fluido intersticial absorbe oxígeno a través del transporte impulsado por presión El transporte es una función del caudal sanguíneo, con tasas crecientes que aumentan el transporte de oxígeno al líquido intersticial hasta el límite de 95 mmHg El transporte también es una función del consumo de tejido, con un consumo creciente que disminuye el fluido intersticial PO2 o que requiere un aumento significativo en el flujo para mantener el fluido intersticial PO2 El PO2 celular es bajo debido al consumo de oxígeno de la célula, pero todavía en gran exceso al nivel mínimo de la célula de 1 a 3 mmHg
- El dióxido de carbono se mueve en oposición al oxígeno, pero se difunde aproximadamente 20 veces más rápidamenteAsí se observan pequeñas diferencias de presión en dióxido de carbono entre el espacio celular y el espacio intersticial, el espacio intersticial y la sangre capilar, y la sangre arterial y venosa De nuevo, sólo se necesita un tercio de la longitud capilar para el transporte "completo" de dióxido de carbonoDe nuevo, una disminución en el flujo sanguíneo aumenta la presión del dióxido de carbono del fluido intersticial y un aumento en el flujo sanguíneo disminuye la presión del dióxido de carbono del fluido intersticialDe nuevo, un aumento en el metabolismo aumenta la presión del dióxido de carbono del fluido intersticial y una disminución en el metabolismo disminuye la presión del dióxido de carbono del fluido intersticial
- A medida que aumenta la PO2 de la sangre, aumenta la saturación de hemoglobina, descansando típicamente en aproximadamente 97% en condiciones normalesNormalmente, 100 ml de sangre transportan 15 g de hemoglobina que puede unir oxígeno a 1,34 ml / g•Así, 100 ml de sangre transportan 20 ml de oxígeno unido a hemoglobina Al pasar a través de los capilares, la sangre "abandona" unos 5 ml de oxígeno a los tejidos•25% de utilización•Durante el ejercicio pesado, hasta 15 ml de oxígeno es transportado de la sangre a los tejidos•75% de utilización
- La hemoglobina mantiene la PO2 constante en los tejidos, ya que los 5 ml de oxígeno consumidos por los tejidos requieren que la po2 tisular sea de aproximadamente 40 mmHg de manera que se puedan obtener suficientes cantidades de oxígeno a partir de la hemoglobina Pequeñas disminuciones en el po2 tisular, y por lo tanto la po2 sanguinea, causa significativamente más oxígeno a ser liberado de la hemoglobina
- La curva de saturación de oxígeno-hemoglobina se puede "desplazar" a la izquierda oa la derecha debido a estados fisiológicos anormales Efecto BohrAumento de CO2 en la sangre, aumenta la sangre H2CO3 (ácido carbónico), y disminuye el pH de la sangre - la curva se desplaza a la derecha y más oxígeno se entrega a los tejidos
- En condiciones normales, 100 ml de sangre transportan 4 ml de dióxido de carbono, sin embargo, el dióxido de carbono se transporta en muchas formas
- PCO2 de sangre venosa es de 45 mmHg y contiene 2,7 ml de CO2 / dl de sangre, mientras que PCO2 de sangre arterial es de 40 mmHg y contiene 2,4 ml de CO2 / dl de sangre. Los RBC producen una enzima, hidrolasa carbónica, que cataliza la reacción del dióxido de carbono con el agua, formando ácido carbónico H + se unen con la hemoglobina•HCO3 se difunden en el plasma, intercambiando con Cl-El mecanismo del ácido carbónico representa el 70% del transporte normal de dióxido de carbono El dióxido de carbono también se une con los radicales amina de la hemoglobina, formando carbaminohemoglobina en el transporte de dióxido y es aproximadamente 20% del transporte
- La unión del oxígeno hace que la hemoglobina se vuelva más ácida,• Disminución de la formación de carbaminohemoglobina•Liberación de H +, formando ácido carbónico y posteriormente dióxido de carbono