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Fisiología II
Unidad II
SISTEMA RESPIRATORIO
D. C. González Vázquez Alejandro
Contenido Organización del aparato respiratorio
Mecánica pulmonar
Intercambio gaseoso
Transporte de gases
Regulación de la respiración
Estructura anatómica y funcional del sistema respiratorio
Zona superior
Vías conductoras
Vías terminales
• Zona de
conducción y
facilitación
Barreras físicas:
mucosa y
secreciones
Estructura anatómica y funcional del sistema respiratorio
Zona superior
Vías conductoras
Vías terminales
• Zona de intercambio
Bronquiolos
transicionales y
respiratorios,
conductos alveolares y
alveólos
Relación entre la vía de conducción aérea y la superficie de contacto
El aparato
respiratorio
• Convección externa:
Conducción por vías aéreas
• Difusión pulmonar:
Gradiente de presión
Gradiente de concentración
• Convección interna:
Conducción gaseosa en
circulación
• Difusión en los tejidos:
Intercambio gaseoso
Organización del aparato respiratorio en el ser humano
Una bomba de aire
Mecanismos para el
transporte de O 2 y
CO 2 en la sangre
Una superficie para
el intercambio
gaseoso
Un aparato
circulatorio
Un mecanismo para
regular localmente
la distribución de la
ventilación y la
perfusión
Un mecanismo para
regular
centralmente la
ventilación
Vascularización de las vías respiratorias
• Arteria pulmonar: principal
vascularización pulmonar,
(transportan sangre venosa
mixta, relativamente
desoxigenada)
• Vena pulmonar: recolección de la
sangre que vuelve al corazón
izquierdo.
• Arteria bronquial: rama de la
aorta (transportan sangre
recién oxigenada)
• Shunt o derivación: sección
que permite el caudal del flujo
irregular entre A y B.
Cortocircuito fisiológico:
anastomosis entre las circulaciones bronquial y pulmonar
• Comunica entre la circulación arterial y venosa
• Incrementa la superficie de contacto entre los
capilares y los alvéolos
• Colabora en el establecimiento de gradientes de
Po2 y Po2 pulmonares y periféricos
• Crea cierta mezcla venosa entre la sangre
parcialmente desoxigenada procedente de la
circulación bronquial y la sangre recién oxigenada
Resistencia al flujo de aire en el árbol traqueobronquial
• Durante la respiración, se deben considerar cuatro presiones en el
aparato respiratorio:
Presión
atmosférica
• Condiciones atmosféricas
Presión alveolar
(intrapulmonar)
• Presión del aire en los alvéolos
Presión pleural
o intrapleural
• Propiedades elásticas del pulmón y tórax
Presión
transpulmonar
• Diferencia entre la presión alveolar menos la presión pleural
Resistencia al flujo de aire en el árbol traqueobronquial
• Flujo: 𝑄 =
𝛥𝑃
𝑅
• Velocidad 𝑣 =
𝑄
𝐴
• La resistencia depende de
factores como:
• Diámetro de las vías aéreas
• Volumen pulmonar
• Retracción elástica pulmonar
Resistencia de fricción, flujo del aire en puntos de
ramificación o sitios distales con obstrucciones parciales
(zonas de declive).
El flujo de aire entre las fosas nasales y la laringe es de
tipo turbulento.
Resistencia al flujo de aire en el árbol traqueobronquial
En los bronquiolos el flujo es laminar por lo que resistencia
disminuye.
Resistencia al flujo de aire en el árbol traqueobronquial
• Resistencia del
pulmón presenta al
gradiente de presión
(ΔP)
• Elasticidad del pulmón
para almacenar aire (Δ
V)
• La distensibilidad para
reducir la resistencia
de las vías de
conducción superior
• Rigidez de la caja
torácica dada por
músculos y huesos
El alvéolo
El alvéolo
Bomba ventilatoria (pulmones)
Caja torácica y el diafragma
Elásticos y distensibles
La expansión controlada de los pulmones durante la espiración, así mismo,
controla su retracción para conservar la elasticidad de los pulmones y evitar
que colapsen
Bomba ventilatoria (pleura)
• Pleura: Es una membrana de dos capas que recubre la cavidad
torácica.
Pleura
Parietal
Membrana que recubre la
cavidad torácica que
contiene los pulmones
Líquido pleural
Capa fina que impide la
fricción entre ellas
durante la inspiración y la
espiración
Visceral
Membrana que reviste la
superficie pulmonar, está
formado por tres capas de
tejido conjuntivo
Bomba ventilatoria (músculos de la inspiración)
Escalenos
Esternocleidomastoideo
Extensores de la
columna vertebral
Pectorales y
serratos mayores
• Músculos de la pared abdominal.
• Intercostales internos.
• Músculos del cuello y la espalda.
Bomba ventilatoria (músculos de la inspiración)
Bomba ventilatoria (músculos de la inspiración)
Reflejo de la tos
Estímulos:
Químicos,
físicos o
microbianos
Fibras A Fibras C
Nervio vago
Reflejo axónico
Sustancia P
Neurocininas
CGRP
Edema
Vasodilatación
Secreción glandular
Bronconstricción
NTS
↑Pintrapleural (> 100
mmHg)
Reflejo de la tos
Glotis
En la fonación
Colabora en el movimiento
de las cuerdas bucales
durante el habla para dar
origen a los diferentes
sonidos
En la deglución y vómito
Impide que alimentos,
líquidos o vómitos sean
broncoaspirados y dirigidos a
los pulmones
Broncoespamo
NTS
Laringoespasmo
Movimientos
espiratorios violentos
Reflejo de la tos
Broncoespamo
NTS
Taquiapnea
Estímulos:
Físicos, químicos o
microbianos
Estimulación del
ganglio trigémino
Reflejo del estornudo
Irritación de las vías áreas nasales
Estimulación del núcleo
del tracto espinal del
nervio trigémino
Estimulación vagal
(inspiración sostenida)
Expulsión agresiva de aire
Reflejo del estornudo
1. Ganglio trigémino
2. Ganglio esfenopalatino
6. Nervio vidiano
8. Tronco simpático cervical
9. Ganglio simpático cervical superior
Nervio
petroso
mayor
Núcleo
intermediolateral
de la médula
espinal torácica
Núcleo del tracto
espinal del nervio
trigémino
4. Núcleo salival
superior
contralateral
Pulmones
• Propiedades elásticas:
1) Distensibilidad
2) Rigidez
3) Retracción elástica
• Gradiente de presión (atmosférico →
intrapulmonar)
• Propiedades de la caja torácica
1) Rigidez
2) Dimensiones
• Diafragma
Propiedades estáticas del pulmón
Espacio intrapelural = pleuras visceral y parietal: vacío
relativo. Líquido pleural y es muy delgado (5-35 μm).
Mecánica de la ventilación en reposo
• En estado de reposo, la retracción
elástica pulmonar y la pared torácica son
iguales, pero opuestas.
• La presión pleural conserva una
magnitud subatmosférica, mientras que
la presión a lo largo del árbol
traqueobronquial y en el alveolo igualan
a la presión atmosférica y con ello no el
flujo aéreo es cero.
0
↓P atm
↓P atm ↓P atm
↓P atm
↓P atm
↓P atm
0
Presión intrapleural (PIP)
La presión intrapleural (PIP) es menor que la presión
barométrica (Pb); es decir, el espacio intrapleural es un vacío
relativo.
La PIP es la presión intratorácica. Y es la presión que hay en
todas las partes del tórax excepto en la luz de los vasos
sanguíneos, los vasos linfáticos y las vías respiratorias.
FACTORES QUE AFECTAN LA PIP:
1. Gravedad (menor PIP)
2. Altura
3. Postura
4. Irrupciones en la caja torácica
5. Obstrucción de las vías aéreas
Presión intrapleural (PIP)
ΔP
g
• El factor elástico incrementa su funcionalidad en la respiración al
tensionarse en sentidos opuestos.
Retracción pulmonar
Propiedades elásticas del pulmón
• Distensibilidad: Es una propiedad de
los alvéolos definida por la elasticidad
de las células pulmonares y la matriz
extracelular (elastina y colágeno).
• La distensibilidad, es una medida de la
facilidad para insuflar los pulmones.
Propiedades elásticas del pulmón
Fase 1. VP estable. La PIP,
tiene un efecto escaso o
nulo sobre el VP.
Fase 2: apertura de las vías
respiratorias.
↓PIP → ↑VP en cambios pequeños
(apertura súbita de las vías
respiratorias proximales con la
mayor distensibilidad).
La expansión de vías respiratorias
ya abiertas lleva el reclutamiento
de otras.
Fase 3: expansión lineal
de las vías respiratorias
abiertas.
La apertura de las vías
respiratorias, hace que
se insuflen todas las
vías respiratorias: el VP
aumente lineal.
Fase 4: límite de la insuflación de
las vías respiratorias.
Los cambios de la PIP producen
aumentos cada vez menores del VP,
lo que refleja la disminución de la
distensibilidad de las vías
respiratorias y de la pared torácica
(límites de la fuerza muscular).
Propiedades elásticas del pulmón
• Interacción entre fuerzas retroactiva
y expansiva
La capacidad de un cuerpo para
recuperar su forma original después de
haberse deformado depende de la
elasticidad del cuerpo.
La fuerza retroactiva y expansiva en el
pulmón mantiene el equilibrio de su
elasticidad.
Esta propiedad puede ser explicada por la Ley de Hooke:
𝑭
𝑨
= 𝒀
𝑳 − 𝑳𝒐
𝑳𝒐
𝑭
𝑨
: Es la fuerza aplicada (estrés)
𝒀 : Es la fuerza por el área necesaria para deformar un objeto
(x2)
𝑳 −𝑳𝒐
𝑳𝒐
: Representa incremento fraccionado por la deformación
Propiedades elásticas del pulmón
Módulo elástico tensil
Material Módulo elástico (dinas/cm²)
Músculo esquelético 10⁴ – 10⁵
Elastina 4x10⁶
Caucho 4x10⁷
Colágeno 1x10¹⁰
Madera 10¹⁰ - 10¹²
Como comparativa adicional, el módulo elástico de un hueso largo cortical, como el fémur, es de 2×10¹⁰ Pa o 2
×10¹¹ dinas/cm², y el de la mayoría de los tipos de aceros es solo de un orden de magnitud mayor, de unos
2×10¹¹ Pa o 2×10 ¹² dinas/cm².
Neumotoráx
• La PTM (presión transmural) fuerza
responsable de distender una vía
respiratoria
• PB = PIP (Colapso pulmonar)
1. Extraer gradualmente el aire
intratorácico
2. La P IP se hace cada vez más
negativa y los alvéolos se vuelven
a expandir
Distensibilidad (compliancia)
• Facilidad con la que se pueden
distender los pulmones
Pulmón rígido y
difícil de insuflar
Pulmón flácido y
propensas al colapso en
espiración
Tensión pulmonar
• Depende de la estabilidad de los alveolos,
por lo que se debe de mantener una
homogeneidad en el tamaño con el fin del
evitar el colapso de las estructuras
alveolares durante la respiración.
1. Un alvéolo es tan solo
aproximadamente similar a una parte
de una esfera.
2. No todos los alvéolos tienen el mismo
tamaño.
3. Los alvéolos están interconectados.
• Los alvéolos de menor
tamaño tienden a
colapsarse vaciándose
hacia los alvéolos de
mayor tamaño.
• El surfactante pulmonar
minimiza esta tendencia
al colapso reduciendo la
tensión superficial.
• El pulmón debe
mantener los alvéolos
insuflados de la manera
más homogénea posible.
Tensión pulmonar
Surfactante pulmonar
SP-A
SP-B
SP-C
SP-D
Síndrome de dificultad
respiratoria del lactante (SDRL).
El surfactante pulmonar
↓T y ↑D
Minimiza la
acumulación de
líquido en el alvéolo
Mantiene el
tamaño de
los alvéolos
Propiedades elásticas del pulmón
Volúmenes pulmonares
• VRI (volumen de reserva inspiratorio):
volumen adicional de aire que la
persona podría inhalar con un esfuerzo
máximo (1.9 -2.5 L).
Volumen corriente pulmonar
Distensibilidad pulmonar
Fuerza muscular
Confort
Flexibilidad del esqueleto
Postura
• VT (volumen corriente): Cantidad
de aire que entra y sale de los
pulmones con cada respiración.
Durante la respiración tranquila, el
VT es de ∼500 ml. Tras un esfuerzo
espiratorio máximo queda una
cantidad elevada de aire dentro de
los pulmones.
Propiedades elásticas del pulmón
Volúmenes pulmonares
• VRE (volumen de reserva
espiratorio): Es el volumen de aire
adicional que se puede espirar con
un esfuerzo máximo después de una
espiración tranquila (1.1 – 1.5 L).
La magnitud del VRE depende de la
fuerza de los músculos abdominales y
de otros músculos necesarios para
producir un esfuerzo espiratorio
máximo.
Propiedades elásticas del pulmón
Volúmenes pulmonares
• VR (volumen residual): Es el volumen de
aire dentro de los pulmones (1.5 – 1.9 L)
que pude ser expulsado después de un
esfuerzo espiratorio máximo:
1. Posterior al colapso de una vía
respiratoria se requiere de una presión
anormalmente elevada para volver a
insuflarla.
2. El flujo sanguíneo pulmonar es
continuo, aunque la ventilación sea
episódica. El VR no interrumpe el
intercambio gaseoso
Propiedades elásticas del pulmón
Volúmenes pulmonares
• VEMS (volumen espiratorio máximo):
Es el volumen de aire espirado lo más
rápida y completamente posible en 1 s
durante un esfuerzo inspiratorio
máximo.
• En adultos sanos y jóvenes, el VEMS es
∼80% de la CV. Depende de los factores
que afectan a la CV, así como de la
resistencia de las vías aéreas. Por lo
que, el VEMS es una medida útil para
monitorizar diversos trastornos
respiratorios y la eficacia del
tratamiento.
Propiedades elásticas del pulmón
Volúmenes pulmonares
• CPT (capacidad pulmonar total):
Numéricamente es la suma de
los cuatro volúmenes (4.9 – 6.4
L).
CPT = VRI + VT + VRE + VR
Propiedades elásticas
Capacidades pulmonares
• CI (capacidad inspiratoria):
Posterior a una espiración relajada,
la CI es la máxima cantidad de aire
que se puede inspirar (2.3 -3.0 L).
Matemáticamente se expresa como
la suma del VRI y el VT.
CI = VRI + VT
Propiedades elásticas
Capacidades pulmonares
• CRF (capacidad residual funcional):
Es la cantidad de aire que queda
dentro del aparato respiratorio
después de una espiración tranquila
(2.6 – 3.4 L). La CRF es la suma del
VRE y el VR. Debido a que la CRF
incluye el VR, esta capacidad no se
puede cuantizar solo con el
espirómetro.
CRF = VRE + VR
Propiedades elásticas
Capacidades pulmonares
• CV (capacidad vital): La capacidad
vital (CV) es la suma del VRI, el VT y
el VRE, con lo que es considerada
como el VT que se puede alcanzar y
esta depende de variables que
afectan al VRI y VRE (3.4 – 4.5). Su
registro se puede monitorear
periódicamente al final del registro
espirográfico.
CV = VRI + VT + VRE
Propiedades elásticas
Capacidades pulmonares
Actividad…
Pruebas de función
pulmonar
Fundamento Objetivo Ventajas Desventajas
Técnica de dilución
de Helio
Técnica de lavado de
nitrógeno
Pletismografía
Alteraciones respiratorias restrictivas (asma)
Trastorno respiratorio
Broncoespasmo
Inflamación
Exacerbada de la
respuestas inmunitaria
Susceptible a agentes
desencadenantes
Alteraciones respiratorias restrictivas (enfisema)
Proceso patogénico
Destrucción del tejido
↓ Distensibilidad
↑ Flacidez
Deterioro de los
componentes
de la MEC
Alteraciones respiratorias obstrutivas (EPOC)
LOCALIZACIÓN NORMAL EPOC
Faringe-laringe 0,6 0,6
Vías respiratorias de >2 mm de diámetro 0,6 0,9
Vías respiratorias de <2 mm de diámetro 0,3 3,5
Resistencia total de las vías respiratorias 1,5 5,0
↑Resistencia total de
las VR (3.3 veces)
↑debilidad
pulmonar
Consecuencia frecuente
de la exposición a
sustancias irritantes
Ley de Henry
• Indica que la concentración de un gas
disuelto es proporcional a su presión
parcial en la fase gaseosa.
Pgas = s [P]dis
• s, el coeficiente de solubilidad esta
determinado como una constante para
cada sustancia
Coeficiente de solubilidad
• Representa la capacidad de un soluto
para solubilizarse en un solvente, bajo
condiciones especificas de:
1. Presión
2. Temperatura
Ley de Fick
• Determina el flujo de neto de un soluto
pequeño a través de cualquier superficie.
Jx = −Dx
[X]c − [X]if
a
Coeficiente de difusión
• Indica la capacidad de un soluto para
difundir en un disolvente determinado,
bajo condiciones específicas:
1. Tamaño y forma del soluto (ion o
molécula)
2. Viscosidad del solvente (agua o
diferente a esta)
3. Temperatura (difusividad térmica)
Variables físicas que controlan la difusión
Flujo sanguíneo
capilar (F)
Coeficiente de
difusión radial (Dr)
Radio del capilar
(rc)
Radio del cilindro
tisular (rt)
Distancia axial (x)
Complicaciones del uso de la ley de Fick
• DlO2 : capacidad de difusión de O2
Diferencias temporales:
Postura
Sec. Del ciclo respiratorio
Diferencias espaciales:
RVR de conducción
Dalvéolos
Transporte de O 2 desde el aire alveolar hasta la Hb
Capacidad de difusión de membrana (DM )
θ·Vc: tasa de
captación del O₂
por la Hb
Difusión del O2
• El transporte de
O2 está limitado por
la perfusión.
• Durante
el ejercicio, el GC
puede aumentar x5,
el ligero aumento de
la presión recluta y
distiende los vasos
pulmonares.
40 mmHg ∼100 mmHg
Difusión del O2
• Inicia en la ↓ PB a
una gran altura, lo
que lleva a una
↓P o 2 ambiental.
• Reduce la tasa
absoluta de
transporte de O2.
• El incremento
determinado del
contenido de O2 de la
sangre de los
capilares pulmonares
con un menor
aumento de la Po2.
40 mmHg ∼100 mmHg
DL: capacidad de difusión
Q: caudal sanguíneo (GC)
Q˙Q˙
Salida de CO2
• El gradiente de Pco2 inicial
a través de la barrera
hematogaseosa es de solo
∼6 mmHg al comienzo del
capilar.
• La excreción de CO 2 está
limitada por la perfusión. ∼46 mmHg
∼40 mmHg
DL: capacidad de difusión
Q: caudal sanguíneo (GC)
Difusión del CO y del N₂O
Estructura de la hemoglobina
Tenso (T) → deoxiHb (reducción de la afinidad por el O₂)
Relajado (R) → oxiHb (incrementa la afinidad por el O₂ hasta x500)
Estructura de las subunidades de las hemoglobinas prenatales y de
componentes minoritarios
Hb SUBUNIDAD
SIMILAR A α
SUBUNIDAD
SIMILAR A β
MOMENTO DE
EXPRESIÓN
Gower 1 ζ ɛ Embrionaria
Gower 2 α ɛ Embrionaria
Portland ζ γ Embrionaria
HbF (fetal) α γ Fetal
HbA 2 α δ Posnatal
HbA (adulto) α β Posnatal
Formas de transporte de oxígeno
• La Hb es la principal
vía de transporte del
O₂ (~98%).
• La [O₂]sangre depende
de la cantidad que se
disuelva, [Hb] en
sangre y de la
afinidad por él.
Afinidad de la Hb por el O2
• Hb + O₂ ↔ HbO₂.
• Debido a que un molécula de Hb tiene
cuatro globinas = Hb₄, por lo que la Hb
oxigenada se representaría como Hb₄O₈
• Esta reacción es rápida, requiere menos de
0.01 s.
• La desoxigenación (reducción) de Hb₄O₈
también es muy rápida.
Factores que afectan la afinidad del O₂ por la Hb
Temperatura Trastornos ácido-base
respiratorios y pH
2,3-DPG
Temperatura
• Los pequeños cambios en los
valores de pK de diversas
cadenas laterales aminoacídicas,
que producen cambios de la
carga neta y, por tanto, un
cambio de conformación.
• Ejercicio
Efecto del pH en la saturación de Hb
• Fisiológicamente, se produce una
acidosis respiratoria leve cuando los
eritrocitos entran en los capilares
sistémicos.
• El aumento de la PCO₂ ext hace que
entre CO₂ en los eritrocitos,
disminuyendo el pH intracelular.
a) ↑CO₂ + H₂O → H₂CO₃ → ↑H⁺ + HCO₃¯
b) ↓CO₂ + H₂O → H₂CO₃ → H⁺ + ↑HCO₃¯
Efecto del pH en la saturación de Hb
• Fisiológicamente, se produce una
acidosis respiratoria leve cuando los
eritrocitos entran en los capilares
sistémicos.
• Efecto Bohr-pH
↑CO₂ + H₂O → H₂CO₃ → ↑H⁺ + HCO₃¯
Hb + H⁺ ↔Hb-H⁺
Hb(O₂)₄ + 2H⁺ ↔Hb(H⁺)₂ + 4O₂
Efecto de CO₂ en la saturación de Hb
• El efecto de la hipercapnia en la saturación de
la Hb es parte del efecto Bohr-CO₂.
• ↑PCO₂, conduce a que el CO₂ se combina con
grupos amino no protonados de la Hb (Hb-
NH2) para formar grupos carbamino (Hb-NH-
COO−).
• El incremento de cargas negativas por
los grupos carbamino produce una
cambio en la conformación de la Hb y
modifica su afinidad.
• ↑PCO₂ hace que la Hb libere O₂ y el
aumento de la PO₂ hace que la Hb libere
CO₂.
Efecto de CO₂ en la saturación de Hb
Efecto del 2,3-DPG en la saturación de la Hb
• El 2,3-DFG mantiene una relación 1:1 con
la Hb, interactuando con una cavidad
central que forman las dos cadenas β.
• El O₂ y el 2,3-DFG mantiene una
competencia por la modificación en la
conformación de la Hb.
Hb(O₂)₄ + 2,3-DPG ↔ Hb(2,3-DPG)+ 4O₂
Efecto del 2,3-DPG en la saturación de la Hb
• La reducción de PO₂ en los eritrocitos
estimula la glucólisis incrementando el
2,3-DPG.
• La hipoxia crónica, la anemia y la
aclimatación a grandes alturas se asocian
a aumento de 2,3-DPG y menor afinidad
de la Hb por el O₂.
Transporte de CO₂
Efecto
Hamburger
Hinchazón en
capilares
sistémicos
Contracción en
capilares
alveolares
Efecto Bohr y su importancia
• El efecto Bohr total se presenta en la combinación de hipercapnia y
acidosis respiratoria y que deriva en el desplazamiento del O₂ por H⁺.
Hb(O₂)₄ + 2H⁺ → Hb(H⁺)₂ + 4O₂
Este efecto gran cobra importancia debido a que en tejidos
metabolicamente activos se presenta una hipercapnia local y una
ácidosis tisular que incrementa la efectividad del intercambio gaseoso.
Efecto Haldane y Efecto Bohr
Hinchazón en
capilares
sistémicos
Contracción en
capilares
alveolares
Efecto Haldane y su importancia
Diagrama de O₂-CO₂
Control de la ventilación
Quimiorreceptores
Periféricos Centrales
Cuerpo carotideo
Cuerpo aórtico
BHE
Hipoxemia
↑PCO2
↓pH
Glosofaríngeo Vago
Bulbo raquídeo
Arterial
↑PCO2
↓pH
Ventilación
alveolar
-
GCP
(Generadores
centrales de
patrones)
Efecto de las secciones del tronco encefálico
Patrones respiratorios
Grupos respiratorios dorsal y ventral y sus salidas motoras
Inervación de los músculos primarios de la respiración y
de algunos secundarios
MÚSCULOS NERVIO LOCALIZACIÓN DEL
CUERPO CELULAR DE LA
NEURONA MOTORA
Músculos primarios de la inspiración
Diafragma Nervio frénico Núcleos motores frénicos en el
asta ventral de la médula
espinal, C3-C5
Músculos intercostales externos Nervios intercostales Asta ventral de la médula espinal
torácica
Músculos secundarios de la inspiración
Laringe y faringe Nervios vago (PC X) y
glosofaríngeo (PC IX)
Principalmente dentro del
núcleo ambiguo
Lengua Nervio hipogloso (PC XII) Núcleo motor del hipogloso
Músculos
esternocleidomastoideo y
trapecio
Nervio accesorio (PC XI) Núcleo del accesorio espinal, C1-
C5
Narinas Nervio facial (PC VII) Núcleo motor del facial
Músculos secundarios de la espiración
Músculos intercostales internos Nervios intercostales Asta ventral de la médula espinal
torácica
Músculos abdominales Nervios raquídeos Asta ventral de la médula espinal
lumbar
Control automático
Grupos respiratorios (GR) pontinos
Actividad neural durante el ciclo
respiratorio
Patrón de entradas sinápticas:
inhibición recíproca
neuronas Iβ
neuronas P
Actividad marcapasos en las NRR
Control automático
Función de marcapaso del complejo pre-Bötzinger
Diagrama anatómico del pre-Bötzinger de una
rata neonata. IO, oliva inferior; LRN, núcleo reticular lateral;
NA, núcleo ambiguo; XII, núcleo del XII par craneal; 5SP, núcleo
espinal del nervio trigémino.
Quimiosensibilidad del cuerpo carotídeo
Aumento rápido y
reversible
↑Sensibilidad
Acidosis
↓Sensibilidad
Alcalosis
Acidosis
metabólica
Susceptibilidad
a hipercapnia
↑Descarga
↑Descarga
Respuesta de la célula glómica a la hipoxemia, la hipercapnia y
la acidosis
Neuronas quimiosensibles en el BVL y el rafe
Efecto del CO₂ en la quimiosensibilidad neuronal
neurona
serotoninérgica
neurona
GABAérgica
Las áreas
quimiosensibles
incluyen el BVL, el rafe
bulbar, el núcleo
ambiguo, el NTS y el
locus cerúleo.
Estimular la
respiración
reducirían la inhibición de la
respiración
Neuronas respiratorias en el tallo encefálico. Vista dorsal del tallo encefálico; sin el cerebelo. Se muestran los efectos de varias
lesiones y secciones del tallo encefálico; los trazos del espirómetro a la derecha indican la profundidad y la frecuencia respiratorias. Si
se introduce una lesión en D, la respiración cesa. DRG, grupo dorsal de neuronas respiratorias; VRG, grupo ventral de neuronas respiratorias; NPBL, núcleo
parabraquial (centro neumotáxico); 4° vent., cuarto ventrículo; IC, colículo inferior; CP, pedúnculo cerebelar medio. Los números romanos identifican los pares craneales.
Integridad de eferencias vagales y la ventilación
Respuesta ventilatoria integrada a los cambios de la Pco2 (A) y
la Po2 (B)
Reflejo de Hering-Breuer

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SISTEMA RESPIRATORIO Fisiologiabioquimica

  • 1. Fisiología II Unidad II SISTEMA RESPIRATORIO D. C. González Vázquez Alejandro
  • 2. Contenido Organización del aparato respiratorio Mecánica pulmonar Intercambio gaseoso Transporte de gases Regulación de la respiración
  • 3. Estructura anatómica y funcional del sistema respiratorio Zona superior Vías conductoras Vías terminales
  • 4. • Zona de conducción y facilitación Barreras físicas: mucosa y secreciones Estructura anatómica y funcional del sistema respiratorio Zona superior Vías conductoras Vías terminales • Zona de intercambio Bronquiolos transicionales y respiratorios, conductos alveolares y alveólos
  • 5. Relación entre la vía de conducción aérea y la superficie de contacto
  • 6. El aparato respiratorio • Convección externa: Conducción por vías aéreas • Difusión pulmonar: Gradiente de presión Gradiente de concentración • Convección interna: Conducción gaseosa en circulación • Difusión en los tejidos: Intercambio gaseoso
  • 7. Organización del aparato respiratorio en el ser humano Una bomba de aire Mecanismos para el transporte de O 2 y CO 2 en la sangre Una superficie para el intercambio gaseoso Un aparato circulatorio Un mecanismo para regular localmente la distribución de la ventilación y la perfusión Un mecanismo para regular centralmente la ventilación
  • 8. Vascularización de las vías respiratorias • Arteria pulmonar: principal vascularización pulmonar, (transportan sangre venosa mixta, relativamente desoxigenada) • Vena pulmonar: recolección de la sangre que vuelve al corazón izquierdo. • Arteria bronquial: rama de la aorta (transportan sangre recién oxigenada) • Shunt o derivación: sección que permite el caudal del flujo irregular entre A y B.
  • 9. Cortocircuito fisiológico: anastomosis entre las circulaciones bronquial y pulmonar • Comunica entre la circulación arterial y venosa • Incrementa la superficie de contacto entre los capilares y los alvéolos • Colabora en el establecimiento de gradientes de Po2 y Po2 pulmonares y periféricos • Crea cierta mezcla venosa entre la sangre parcialmente desoxigenada procedente de la circulación bronquial y la sangre recién oxigenada
  • 10. Resistencia al flujo de aire en el árbol traqueobronquial • Durante la respiración, se deben considerar cuatro presiones en el aparato respiratorio: Presión atmosférica • Condiciones atmosféricas Presión alveolar (intrapulmonar) • Presión del aire en los alvéolos Presión pleural o intrapleural • Propiedades elásticas del pulmón y tórax Presión transpulmonar • Diferencia entre la presión alveolar menos la presión pleural
  • 11. Resistencia al flujo de aire en el árbol traqueobronquial • Flujo: 𝑄 = 𝛥𝑃 𝑅 • Velocidad 𝑣 = 𝑄 𝐴 • La resistencia depende de factores como: • Diámetro de las vías aéreas • Volumen pulmonar • Retracción elástica pulmonar
  • 12. Resistencia de fricción, flujo del aire en puntos de ramificación o sitios distales con obstrucciones parciales (zonas de declive). El flujo de aire entre las fosas nasales y la laringe es de tipo turbulento. Resistencia al flujo de aire en el árbol traqueobronquial En los bronquiolos el flujo es laminar por lo que resistencia disminuye.
  • 13. Resistencia al flujo de aire en el árbol traqueobronquial • Resistencia del pulmón presenta al gradiente de presión (ΔP) • Elasticidad del pulmón para almacenar aire (Δ V) • La distensibilidad para reducir la resistencia de las vías de conducción superior • Rigidez de la caja torácica dada por músculos y huesos
  • 16. Bomba ventilatoria (pulmones) Caja torácica y el diafragma Elásticos y distensibles La expansión controlada de los pulmones durante la espiración, así mismo, controla su retracción para conservar la elasticidad de los pulmones y evitar que colapsen
  • 17. Bomba ventilatoria (pleura) • Pleura: Es una membrana de dos capas que recubre la cavidad torácica. Pleura Parietal Membrana que recubre la cavidad torácica que contiene los pulmones Líquido pleural Capa fina que impide la fricción entre ellas durante la inspiración y la espiración Visceral Membrana que reviste la superficie pulmonar, está formado por tres capas de tejido conjuntivo
  • 18. Bomba ventilatoria (músculos de la inspiración) Escalenos Esternocleidomastoideo Extensores de la columna vertebral Pectorales y serratos mayores
  • 19. • Músculos de la pared abdominal. • Intercostales internos. • Músculos del cuello y la espalda. Bomba ventilatoria (músculos de la inspiración)
  • 20. Bomba ventilatoria (músculos de la inspiración)
  • 21. Reflejo de la tos Estímulos: Químicos, físicos o microbianos Fibras A Fibras C Nervio vago Reflejo axónico Sustancia P Neurocininas CGRP Edema Vasodilatación Secreción glandular Bronconstricción NTS
  • 22. ↑Pintrapleural (> 100 mmHg) Reflejo de la tos Glotis En la fonación Colabora en el movimiento de las cuerdas bucales durante el habla para dar origen a los diferentes sonidos En la deglución y vómito Impide que alimentos, líquidos o vómitos sean broncoaspirados y dirigidos a los pulmones Broncoespamo NTS Laringoespasmo
  • 23. Movimientos espiratorios violentos Reflejo de la tos Broncoespamo NTS Taquiapnea
  • 24. Estímulos: Físicos, químicos o microbianos Estimulación del ganglio trigémino Reflejo del estornudo Irritación de las vías áreas nasales Estimulación del núcleo del tracto espinal del nervio trigémino Estimulación vagal (inspiración sostenida) Expulsión agresiva de aire
  • 25. Reflejo del estornudo 1. Ganglio trigémino 2. Ganglio esfenopalatino 6. Nervio vidiano 8. Tronco simpático cervical 9. Ganglio simpático cervical superior Nervio petroso mayor Núcleo intermediolateral de la médula espinal torácica Núcleo del tracto espinal del nervio trigémino 4. Núcleo salival superior contralateral
  • 26. Pulmones • Propiedades elásticas: 1) Distensibilidad 2) Rigidez 3) Retracción elástica • Gradiente de presión (atmosférico → intrapulmonar) • Propiedades de la caja torácica 1) Rigidez 2) Dimensiones • Diafragma
  • 27. Propiedades estáticas del pulmón Espacio intrapelural = pleuras visceral y parietal: vacío relativo. Líquido pleural y es muy delgado (5-35 μm).
  • 28. Mecánica de la ventilación en reposo • En estado de reposo, la retracción elástica pulmonar y la pared torácica son iguales, pero opuestas. • La presión pleural conserva una magnitud subatmosférica, mientras que la presión a lo largo del árbol traqueobronquial y en el alveolo igualan a la presión atmosférica y con ello no el flujo aéreo es cero. 0 ↓P atm ↓P atm ↓P atm ↓P atm ↓P atm ↓P atm 0
  • 29. Presión intrapleural (PIP) La presión intrapleural (PIP) es menor que la presión barométrica (Pb); es decir, el espacio intrapleural es un vacío relativo. La PIP es la presión intratorácica. Y es la presión que hay en todas las partes del tórax excepto en la luz de los vasos sanguíneos, los vasos linfáticos y las vías respiratorias.
  • 30. FACTORES QUE AFECTAN LA PIP: 1. Gravedad (menor PIP) 2. Altura 3. Postura 4. Irrupciones en la caja torácica 5. Obstrucción de las vías aéreas Presión intrapleural (PIP) ΔP g
  • 31. • El factor elástico incrementa su funcionalidad en la respiración al tensionarse en sentidos opuestos. Retracción pulmonar
  • 32. Propiedades elásticas del pulmón • Distensibilidad: Es una propiedad de los alvéolos definida por la elasticidad de las células pulmonares y la matriz extracelular (elastina y colágeno). • La distensibilidad, es una medida de la facilidad para insuflar los pulmones.
  • 33. Propiedades elásticas del pulmón Fase 1. VP estable. La PIP, tiene un efecto escaso o nulo sobre el VP. Fase 2: apertura de las vías respiratorias. ↓PIP → ↑VP en cambios pequeños (apertura súbita de las vías respiratorias proximales con la mayor distensibilidad). La expansión de vías respiratorias ya abiertas lleva el reclutamiento de otras. Fase 3: expansión lineal de las vías respiratorias abiertas. La apertura de las vías respiratorias, hace que se insuflen todas las vías respiratorias: el VP aumente lineal. Fase 4: límite de la insuflación de las vías respiratorias. Los cambios de la PIP producen aumentos cada vez menores del VP, lo que refleja la disminución de la distensibilidad de las vías respiratorias y de la pared torácica (límites de la fuerza muscular).
  • 34. Propiedades elásticas del pulmón • Interacción entre fuerzas retroactiva y expansiva La capacidad de un cuerpo para recuperar su forma original después de haberse deformado depende de la elasticidad del cuerpo. La fuerza retroactiva y expansiva en el pulmón mantiene el equilibrio de su elasticidad.
  • 35. Esta propiedad puede ser explicada por la Ley de Hooke: 𝑭 𝑨 = 𝒀 𝑳 − 𝑳𝒐 𝑳𝒐 𝑭 𝑨 : Es la fuerza aplicada (estrés) 𝒀 : Es la fuerza por el área necesaria para deformar un objeto (x2) 𝑳 −𝑳𝒐 𝑳𝒐 : Representa incremento fraccionado por la deformación Propiedades elásticas del pulmón
  • 36. Módulo elástico tensil Material Módulo elástico (dinas/cm²) Músculo esquelético 10⁴ – 10⁵ Elastina 4x10⁶ Caucho 4x10⁷ Colágeno 1x10¹⁰ Madera 10¹⁰ - 10¹² Como comparativa adicional, el módulo elástico de un hueso largo cortical, como el fémur, es de 2×10¹⁰ Pa o 2 ×10¹¹ dinas/cm², y el de la mayoría de los tipos de aceros es solo de un orden de magnitud mayor, de unos 2×10¹¹ Pa o 2×10 ¹² dinas/cm².
  • 37. Neumotoráx • La PTM (presión transmural) fuerza responsable de distender una vía respiratoria • PB = PIP (Colapso pulmonar) 1. Extraer gradualmente el aire intratorácico 2. La P IP se hace cada vez más negativa y los alvéolos se vuelven a expandir
  • 38. Distensibilidad (compliancia) • Facilidad con la que se pueden distender los pulmones Pulmón rígido y difícil de insuflar Pulmón flácido y propensas al colapso en espiración
  • 39. Tensión pulmonar • Depende de la estabilidad de los alveolos, por lo que se debe de mantener una homogeneidad en el tamaño con el fin del evitar el colapso de las estructuras alveolares durante la respiración. 1. Un alvéolo es tan solo aproximadamente similar a una parte de una esfera. 2. No todos los alvéolos tienen el mismo tamaño. 3. Los alvéolos están interconectados.
  • 40. • Los alvéolos de menor tamaño tienden a colapsarse vaciándose hacia los alvéolos de mayor tamaño. • El surfactante pulmonar minimiza esta tendencia al colapso reduciendo la tensión superficial. • El pulmón debe mantener los alvéolos insuflados de la manera más homogénea posible. Tensión pulmonar
  • 41. Surfactante pulmonar SP-A SP-B SP-C SP-D Síndrome de dificultad respiratoria del lactante (SDRL).
  • 42. El surfactante pulmonar ↓T y ↑D Minimiza la acumulación de líquido en el alvéolo Mantiene el tamaño de los alvéolos
  • 43. Propiedades elásticas del pulmón Volúmenes pulmonares • VRI (volumen de reserva inspiratorio): volumen adicional de aire que la persona podría inhalar con un esfuerzo máximo (1.9 -2.5 L). Volumen corriente pulmonar Distensibilidad pulmonar Fuerza muscular Confort Flexibilidad del esqueleto Postura
  • 44. • VT (volumen corriente): Cantidad de aire que entra y sale de los pulmones con cada respiración. Durante la respiración tranquila, el VT es de ∼500 ml. Tras un esfuerzo espiratorio máximo queda una cantidad elevada de aire dentro de los pulmones. Propiedades elásticas del pulmón Volúmenes pulmonares
  • 45. • VRE (volumen de reserva espiratorio): Es el volumen de aire adicional que se puede espirar con un esfuerzo máximo después de una espiración tranquila (1.1 – 1.5 L). La magnitud del VRE depende de la fuerza de los músculos abdominales y de otros músculos necesarios para producir un esfuerzo espiratorio máximo. Propiedades elásticas del pulmón Volúmenes pulmonares
  • 46. • VR (volumen residual): Es el volumen de aire dentro de los pulmones (1.5 – 1.9 L) que pude ser expulsado después de un esfuerzo espiratorio máximo: 1. Posterior al colapso de una vía respiratoria se requiere de una presión anormalmente elevada para volver a insuflarla. 2. El flujo sanguíneo pulmonar es continuo, aunque la ventilación sea episódica. El VR no interrumpe el intercambio gaseoso Propiedades elásticas del pulmón Volúmenes pulmonares
  • 47. • VEMS (volumen espiratorio máximo): Es el volumen de aire espirado lo más rápida y completamente posible en 1 s durante un esfuerzo inspiratorio máximo. • En adultos sanos y jóvenes, el VEMS es ∼80% de la CV. Depende de los factores que afectan a la CV, así como de la resistencia de las vías aéreas. Por lo que, el VEMS es una medida útil para monitorizar diversos trastornos respiratorios y la eficacia del tratamiento. Propiedades elásticas del pulmón Volúmenes pulmonares
  • 48. • CPT (capacidad pulmonar total): Numéricamente es la suma de los cuatro volúmenes (4.9 – 6.4 L). CPT = VRI + VT + VRE + VR Propiedades elásticas Capacidades pulmonares
  • 49. • CI (capacidad inspiratoria): Posterior a una espiración relajada, la CI es la máxima cantidad de aire que se puede inspirar (2.3 -3.0 L). Matemáticamente se expresa como la suma del VRI y el VT. CI = VRI + VT Propiedades elásticas Capacidades pulmonares
  • 50. • CRF (capacidad residual funcional): Es la cantidad de aire que queda dentro del aparato respiratorio después de una espiración tranquila (2.6 – 3.4 L). La CRF es la suma del VRE y el VR. Debido a que la CRF incluye el VR, esta capacidad no se puede cuantizar solo con el espirómetro. CRF = VRE + VR Propiedades elásticas Capacidades pulmonares
  • 51. • CV (capacidad vital): La capacidad vital (CV) es la suma del VRI, el VT y el VRE, con lo que es considerada como el VT que se puede alcanzar y esta depende de variables que afectan al VRI y VRE (3.4 – 4.5). Su registro se puede monitorear periódicamente al final del registro espirográfico. CV = VRI + VT + VRE Propiedades elásticas Capacidades pulmonares
  • 52. Actividad… Pruebas de función pulmonar Fundamento Objetivo Ventajas Desventajas Técnica de dilución de Helio Técnica de lavado de nitrógeno Pletismografía
  • 53. Alteraciones respiratorias restrictivas (asma) Trastorno respiratorio Broncoespasmo Inflamación Exacerbada de la respuestas inmunitaria Susceptible a agentes desencadenantes
  • 54. Alteraciones respiratorias restrictivas (enfisema) Proceso patogénico Destrucción del tejido ↓ Distensibilidad ↑ Flacidez Deterioro de los componentes de la MEC
  • 55. Alteraciones respiratorias obstrutivas (EPOC) LOCALIZACIÓN NORMAL EPOC Faringe-laringe 0,6 0,6 Vías respiratorias de >2 mm de diámetro 0,6 0,9 Vías respiratorias de <2 mm de diámetro 0,3 3,5 Resistencia total de las vías respiratorias 1,5 5,0 ↑Resistencia total de las VR (3.3 veces) ↑debilidad pulmonar Consecuencia frecuente de la exposición a sustancias irritantes
  • 56. Ley de Henry • Indica que la concentración de un gas disuelto es proporcional a su presión parcial en la fase gaseosa. Pgas = s [P]dis • s, el coeficiente de solubilidad esta determinado como una constante para cada sustancia
  • 57. Coeficiente de solubilidad • Representa la capacidad de un soluto para solubilizarse en un solvente, bajo condiciones especificas de: 1. Presión 2. Temperatura
  • 58. Ley de Fick • Determina el flujo de neto de un soluto pequeño a través de cualquier superficie. Jx = −Dx [X]c − [X]if a
  • 59. Coeficiente de difusión • Indica la capacidad de un soluto para difundir en un disolvente determinado, bajo condiciones específicas: 1. Tamaño y forma del soluto (ion o molécula) 2. Viscosidad del solvente (agua o diferente a esta) 3. Temperatura (difusividad térmica)
  • 60. Variables físicas que controlan la difusión Flujo sanguíneo capilar (F) Coeficiente de difusión radial (Dr) Radio del capilar (rc) Radio del cilindro tisular (rt) Distancia axial (x)
  • 61. Complicaciones del uso de la ley de Fick • DlO2 : capacidad de difusión de O2 Diferencias temporales: Postura Sec. Del ciclo respiratorio Diferencias espaciales: RVR de conducción Dalvéolos
  • 62. Transporte de O 2 desde el aire alveolar hasta la Hb Capacidad de difusión de membrana (DM ) θ·Vc: tasa de captación del O₂ por la Hb
  • 63. Difusión del O2 • El transporte de O2 está limitado por la perfusión. • Durante el ejercicio, el GC puede aumentar x5, el ligero aumento de la presión recluta y distiende los vasos pulmonares. 40 mmHg ∼100 mmHg
  • 64. Difusión del O2 • Inicia en la ↓ PB a una gran altura, lo que lleva a una ↓P o 2 ambiental. • Reduce la tasa absoluta de transporte de O2. • El incremento determinado del contenido de O2 de la sangre de los capilares pulmonares con un menor aumento de la Po2. 40 mmHg ∼100 mmHg DL: capacidad de difusión Q: caudal sanguíneo (GC) Q˙Q˙
  • 65. Salida de CO2 • El gradiente de Pco2 inicial a través de la barrera hematogaseosa es de solo ∼6 mmHg al comienzo del capilar. • La excreción de CO 2 está limitada por la perfusión. ∼46 mmHg ∼40 mmHg DL: capacidad de difusión Q: caudal sanguíneo (GC)
  • 66. Difusión del CO y del N₂O
  • 67. Estructura de la hemoglobina Tenso (T) → deoxiHb (reducción de la afinidad por el O₂) Relajado (R) → oxiHb (incrementa la afinidad por el O₂ hasta x500)
  • 68. Estructura de las subunidades de las hemoglobinas prenatales y de componentes minoritarios Hb SUBUNIDAD SIMILAR A α SUBUNIDAD SIMILAR A β MOMENTO DE EXPRESIÓN Gower 1 ζ ɛ Embrionaria Gower 2 α ɛ Embrionaria Portland ζ γ Embrionaria HbF (fetal) α γ Fetal HbA 2 α δ Posnatal HbA (adulto) α β Posnatal
  • 69. Formas de transporte de oxígeno • La Hb es la principal vía de transporte del O₂ (~98%). • La [O₂]sangre depende de la cantidad que se disuelva, [Hb] en sangre y de la afinidad por él.
  • 70. Afinidad de la Hb por el O2 • Hb + O₂ ↔ HbO₂. • Debido a que un molécula de Hb tiene cuatro globinas = Hb₄, por lo que la Hb oxigenada se representaría como Hb₄O₈ • Esta reacción es rápida, requiere menos de 0.01 s. • La desoxigenación (reducción) de Hb₄O₈ también es muy rápida.
  • 71. Factores que afectan la afinidad del O₂ por la Hb Temperatura Trastornos ácido-base respiratorios y pH 2,3-DPG
  • 72. Temperatura • Los pequeños cambios en los valores de pK de diversas cadenas laterales aminoacídicas, que producen cambios de la carga neta y, por tanto, un cambio de conformación. • Ejercicio
  • 73. Efecto del pH en la saturación de Hb • Fisiológicamente, se produce una acidosis respiratoria leve cuando los eritrocitos entran en los capilares sistémicos. • El aumento de la PCO₂ ext hace que entre CO₂ en los eritrocitos, disminuyendo el pH intracelular. a) ↑CO₂ + H₂O → H₂CO₃ → ↑H⁺ + HCO₃¯ b) ↓CO₂ + H₂O → H₂CO₃ → H⁺ + ↑HCO₃¯
  • 74. Efecto del pH en la saturación de Hb • Fisiológicamente, se produce una acidosis respiratoria leve cuando los eritrocitos entran en los capilares sistémicos. • Efecto Bohr-pH ↑CO₂ + H₂O → H₂CO₃ → ↑H⁺ + HCO₃¯ Hb + H⁺ ↔Hb-H⁺ Hb(O₂)₄ + 2H⁺ ↔Hb(H⁺)₂ + 4O₂
  • 75. Efecto de CO₂ en la saturación de Hb • El efecto de la hipercapnia en la saturación de la Hb es parte del efecto Bohr-CO₂. • ↑PCO₂, conduce a que el CO₂ se combina con grupos amino no protonados de la Hb (Hb- NH2) para formar grupos carbamino (Hb-NH- COO−).
  • 76. • El incremento de cargas negativas por los grupos carbamino produce una cambio en la conformación de la Hb y modifica su afinidad. • ↑PCO₂ hace que la Hb libere O₂ y el aumento de la PO₂ hace que la Hb libere CO₂. Efecto de CO₂ en la saturación de Hb
  • 77. Efecto del 2,3-DPG en la saturación de la Hb • El 2,3-DFG mantiene una relación 1:1 con la Hb, interactuando con una cavidad central que forman las dos cadenas β. • El O₂ y el 2,3-DFG mantiene una competencia por la modificación en la conformación de la Hb. Hb(O₂)₄ + 2,3-DPG ↔ Hb(2,3-DPG)+ 4O₂
  • 78. Efecto del 2,3-DPG en la saturación de la Hb • La reducción de PO₂ en los eritrocitos estimula la glucólisis incrementando el 2,3-DPG. • La hipoxia crónica, la anemia y la aclimatación a grandes alturas se asocian a aumento de 2,3-DPG y menor afinidad de la Hb por el O₂.
  • 79. Transporte de CO₂ Efecto Hamburger Hinchazón en capilares sistémicos Contracción en capilares alveolares
  • 80. Efecto Bohr y su importancia • El efecto Bohr total se presenta en la combinación de hipercapnia y acidosis respiratoria y que deriva en el desplazamiento del O₂ por H⁺. Hb(O₂)₄ + 2H⁺ → Hb(H⁺)₂ + 4O₂ Este efecto gran cobra importancia debido a que en tejidos metabolicamente activos se presenta una hipercapnia local y una ácidosis tisular que incrementa la efectividad del intercambio gaseoso.
  • 81. Efecto Haldane y Efecto Bohr Hinchazón en capilares sistémicos Contracción en capilares alveolares
  • 82. Efecto Haldane y su importancia
  • 84. Control de la ventilación Quimiorreceptores Periféricos Centrales Cuerpo carotideo Cuerpo aórtico BHE Hipoxemia ↑PCO2 ↓pH Glosofaríngeo Vago Bulbo raquídeo Arterial ↑PCO2 ↓pH Ventilación alveolar - GCP (Generadores centrales de patrones)
  • 85. Efecto de las secciones del tronco encefálico
  • 87. Grupos respiratorios dorsal y ventral y sus salidas motoras
  • 88. Inervación de los músculos primarios de la respiración y de algunos secundarios MÚSCULOS NERVIO LOCALIZACIÓN DEL CUERPO CELULAR DE LA NEURONA MOTORA Músculos primarios de la inspiración Diafragma Nervio frénico Núcleos motores frénicos en el asta ventral de la médula espinal, C3-C5 Músculos intercostales externos Nervios intercostales Asta ventral de la médula espinal torácica Músculos secundarios de la inspiración Laringe y faringe Nervios vago (PC X) y glosofaríngeo (PC IX) Principalmente dentro del núcleo ambiguo Lengua Nervio hipogloso (PC XII) Núcleo motor del hipogloso Músculos esternocleidomastoideo y trapecio Nervio accesorio (PC XI) Núcleo del accesorio espinal, C1- C5 Narinas Nervio facial (PC VII) Núcleo motor del facial Músculos secundarios de la espiración Músculos intercostales internos Nervios intercostales Asta ventral de la médula espinal torácica Músculos abdominales Nervios raquídeos Asta ventral de la médula espinal lumbar
  • 90. Actividad neural durante el ciclo respiratorio Patrón de entradas sinápticas: inhibición recíproca neuronas Iβ neuronas P
  • 92. Control automático Función de marcapaso del complejo pre-Bötzinger Diagrama anatómico del pre-Bötzinger de una rata neonata. IO, oliva inferior; LRN, núcleo reticular lateral; NA, núcleo ambiguo; XII, núcleo del XII par craneal; 5SP, núcleo espinal del nervio trigémino.
  • 93. Quimiosensibilidad del cuerpo carotídeo Aumento rápido y reversible ↑Sensibilidad Acidosis ↓Sensibilidad Alcalosis Acidosis metabólica Susceptibilidad a hipercapnia ↑Descarga ↑Descarga
  • 94. Respuesta de la célula glómica a la hipoxemia, la hipercapnia y la acidosis
  • 95. Neuronas quimiosensibles en el BVL y el rafe
  • 96. Efecto del CO₂ en la quimiosensibilidad neuronal neurona serotoninérgica neurona GABAérgica Las áreas quimiosensibles incluyen el BVL, el rafe bulbar, el núcleo ambiguo, el NTS y el locus cerúleo. Estimular la respiración reducirían la inhibición de la respiración
  • 97. Neuronas respiratorias en el tallo encefálico. Vista dorsal del tallo encefálico; sin el cerebelo. Se muestran los efectos de varias lesiones y secciones del tallo encefálico; los trazos del espirómetro a la derecha indican la profundidad y la frecuencia respiratorias. Si se introduce una lesión en D, la respiración cesa. DRG, grupo dorsal de neuronas respiratorias; VRG, grupo ventral de neuronas respiratorias; NPBL, núcleo parabraquial (centro neumotáxico); 4° vent., cuarto ventrículo; IC, colículo inferior; CP, pedúnculo cerebelar medio. Los números romanos identifican los pares craneales. Integridad de eferencias vagales y la ventilación
  • 98. Respuesta ventilatoria integrada a los cambios de la Pco2 (A) y la Po2 (B)