El proceso de la respiración puede dividirse en cuatro etapas funcionales principales:

1. ventilación pulmonar 2. difusión de oxígeno y de dióxido de carbono entre los alveolos y la sangre. 3. transporte en sangre y líquidos corporales de oxígeno y dióxido de carbono hacia las células, y viceversa. 4. regulación de la ventilación y otros aspectos de la respiración.

Las funciones de las vías respiratorias son:

• Humedecer el aire al 100 %

• Filtración del aire que respiramos

• Calentamiento del aire hasta alcanzar la temperatura de 35°C en los pulmones

El aparato respiratorio está compuesto por: 1. Nariz – Fosas nasales 2. Boca 3. Faringe 4. Esófago 5. Laringe 6. Glotis (orificio de entrada) 7. Epiglotis 8. Traquea (vía respiratoria de primera generación) 9. Bronquios (segunda generación) 10. Bronquios (tercera generación) 11. Lóbulo Superior 12. Lóbulo Medio 13. Lóbulo inferior 14. Pleura visceral 15. Pleura parietal

Las vías nasales (que permiten la entrada del aire) la faringe (ayuda a que el aire llegue a las vías aéreas

inferiores) La laringe (filtra el aire inspirado) La tráquea (aporta una vía abierta al aire inhalado y

exhalado)l Los bronquios (conducen el aire desde la tráquea hasta los

bronquiolos) Los bronquiolos (llevan el aire hacia los alvéolos) Los alvéolos (que permiten el intercambio gaseoso) Los pulmones (realizan dicho intercambio gaseoso con la

sangre)

La ventilación pulmonar consiste en el movimiento de entrada y salida de aire entre la atmósfera y los alveolos pulmonares.

Los pulmones se expandir y contrae de dos maneras:

1. Mediante el movimiento hacia abajo y hacia arriba del diafragma para alargar o acortar la cavidad torácica.

2. Mediante la elevación y el descenso de las costillas para aumentar y reducir el diámetro anteroposterior de la cavidad torácica.

La respiración normal tranquila se logra por el movimiento del diafragma.

El segundo método es elevar la caja torácica. Se expanden los pulmones debido a que, en la posición natural de reposo, las costillas se dirigen hacia abajo, lo que permite que el esternón caiga hacia atrás, hacia la columna vertebral. Cuando la caja torácica se eleva, las costillas se proyectan casi directamente hacia delante, de forma que el esternón se dirige hacia delante, lejos de la columna, y hace que el espesor antero posterior del tórax sea aproximadamente un 20% mayor durante la inspiración forzada que en la espiración.

Centros Respiratorios

El centro respiratorio esta formado por varios grupos de neuronas localizadas bilateralmente en el bulbo raquídeo y la protuberancia del tronco encefálico.

Esta dividido en tres grupos principales de neuronas:

1) Grupo respiratorio dorsal. Porción ventral del bulbo. Inspiración.

2) Grupo respiratorio ventral. Parte ventrolateral del bulbo. Espiración.

3) Centro neumotaxico, dorsalmente en la porción superior de la protuberancia. Controla principalmente la frecuencia y la profundidad de la respiración.

Se extiende a lo largo de la mayor parte de la longitud del bulbo raquídeo. La mayor parte de sus neuronas están localizadas en el interior del nucleo del tracto solitario (NTS).

El NTS es la terminación sensitiva de los nervios vago y glosofaringeo, que transmiten señales sensitivas hacia el centro respiratorio.

La señal nerviosa que se transmite a los músculos respiratorios, no es una descarga instantánea de potenciales de acción.

La respiración normal comienza débilmente y aumenta de manera continua a modo de rampa durante aproximadamente 2s.

Después se interrumpe los 3s siguientes, inactiva la excitación del diafragma y permite que el retroceso elástico de los pulmones y de la pared torácica produzca la espiración.

Después comienza de nuevo la señal inspiratoria para otro ciclo; este ciclo se repite una y otra vez, y la espiración se produce entre ciclos sucesivos. Así, la señal inspiratoria es una señal en rampa.

Localizado dorsalmente en el núcleo parabraquial de la parte superior de la protuberancia, transmite señales hacia la zona inspiratoria.

Su función es controlar el punto de ≪desconexión≫ de la rampa inspiratoria, controlando de esta manera la duración de la fase de llenado del ciclo pulmonar.

Señal neumotaxica intensa -> inspiración dura aprox. tan solo 0.5 s -> Pulmones se llenarían ligeramente.

Señal neumotaxica débil -> Inspiración dura aprox. 5s o más -> Pulmones con gran cantidad de aire.

La función del centro neumotaxico es principalmente limitar la inspiración.

Una señal neumotaxica intensa puede aumentar la frecuencia respiratoria hasta 30 a 40 respiraciones por minuto, mientras que una señal neumotaxica débil puede reducir la frecuencia a solo 3 a 5 respiraciones por minuto.

Localizado a ambos lados del bulbo raquídeo, se encuentra en el núcleo ambiguo rostralmente y en el núcleo retroambiguo caudalmente.

La función de este grupo neuronal difiere de la del grupo respiratorio dorsal en varios aspectos importantes:

1. Las neuronas del grupo respiratorio ventral permanecen casi totalmente inactivas durante la respiración tranquila normal.

2. Las neuronas respiratorias no parecen participar en la oscilación rítmica básica que controla la respiración.

3. Cuando el impulso respiratorio para aumentar la ventilación pulmonar se hace mayor de lo normal, las señales respiratorias se desbordan hacia las neuronas respiratorias ventrales desde la zona respiratoria dorsal. En consecuencia, la zona respiratoria ventral contribuye también al impulso respiratorio adicional.

4. Estas neuronas contribuyen tanto a la inspiración como a la espiración. Son especialmente importantes para suministrar señales espiratorias potentes a los músculos abdominales durante la espiración muy intensa. Así, esta zona actúa mas o menos como mecanismo de sobreestimulacion cuando son necesarios niveles altos de ventilación pulmonar, especialmente durante el ejercicio intenso.

Los mecanismos químicos reguladores operan para ajustar la ventilación de manera que la PCO2 alveolar se mantenga constante, que los efectos del exceso de H+ en la sangre sean combatidos y que la PO2 se eleve cuando disminuya a un nivel potencialmente peligroso.

Ubicación: En la superficie ventral del bulbo raquídeo

Miden el pH del líquido cefalorraquídeo (LCR).

El CO2 de la sangre puede encontrarse tanto en forma disuelta, como ácido.

Las moléculas de H+ y HCO3- no pueden pasar por la barrera hematoencefálica, pero sí el CO2. A mayor contenido de CO2 en la sangre, igualmente aumentará el contenido de H+ en el LCR (Disminución de pH).

Los H+ estimulan los quimiorreceptores, provocando como respuesta una hiperventilación.

Se dividen en dos grupos: carotídeos y aórticos. Se localizan en los cuerpos carotídeos (bifurcación de las arterias carótidas comunes); los segundos, en los aórticos (cayado aórtico).

Ambos se estimulan cuando desciende la PO2 en sangre y de forma menos marcada por aumento de la PCO2.

Principal neurotransmisor es la dopamina

ESTIMULO Amplían la

liberación de dopamina

estimula nervio aferente y rama

del glosofaríngeo

Incremento potenciales de

acción, transmitiénd a los centros respiratorios.

Ascenso de actividad de los

músculos de la caja torácica.

Aumento de la ventilación que retira

el exceso de CO2 de los pulmones y permite

elevar la PO2.

Cociente de ventilación – perfusión.

Se ha desarrollado un concepto muy cuantitativo para ayudarnos a comprender el intercambio gaseoso cuando hay un desequilibrio entre la ventilación alveolar y el flujo sanguíneo alveolar. Este concepto se denomina cociente ventilacion-perfusion.

Suele expresarse como V/Q, donde:

V= ventilación alveolar

Q= flujo sanguíneo alveolar.

Con valores normales de V y de Q, que oscilan en los 4,2 L/minuto para V y en 4 - 5 L/minuto para Q, esta relación es de alrededor de 0.8 – 1.

Se optimiza el intercambio gaseoso a través de la barrera alveolo capilar. Se dice que el cociente de ventilacion- perfusion (V/Q) es normal.

Cuando la ventilación (V) es cero y sigue habiendo perfusión (Q) del alveolo, el cociente V/Q es cero.

Como la sangre que perfunde los capilares es sangre venosa que vuelve hacia los pulmones desde la circulacion sistemica, los gases alveolares se equilibran con los gases de esta sangre.

Cuando hay una ventilación (V) adecuada pero una perfusión (Q) cero, el cociente V/Q es infinito.

No hay flujo sanguineo capilar que transporte el oxigeno desde los alveolos ni que lleve dioxido de carbono hacia los alveolos. Es decir, el aire que es inspirado no pierde oxigeno hacia la sangre y no gana dioxido de carbono desde la sangre.

Trastorno vascular de las regiones pulmonares (embolia u obstrucción capilar) diríamos que la relación V/Q aumenta(infinito).

Si se produce una colapso alveolar o insuficiencia de O2 del alveolar diríamos que la relación V/Q disminuye (Cero), del porcentaje o valores normales 0,8 a 1.

+Alveolos, -Capilar Alveolos a capilar Po2 en los

alveolos es mayor que la Po2 en la sangre capilar pulmonar.

+Capilar, - Tejidos Oxigeno difunde hacia las celulas

circundante

la diferencia inicial de presión

que hace que el oxigeno

difunda

hacia el capilar pulmonar, en

la parte inferior de la figura la

curva muestra el rápido

aumento de la Po2 sanguínea

cuando la sangre atraviesa el

capilar

La sangre dura 3 veces el tiempo necesario para una oxigenación completa en los

capilares , durante el ejercicio, en un tiempo acortado, la sangre puede oxigenarse totalmente o casi totalmente.

Flujo de derivacion:

la sangre se deriva y no atraviesa

las zonas de intercambio

gaseoso.

98% tiene un Po2 de 104 mmHg

2% tiene un Po2 de 40mmHg

40 mmHg.

Y cuando se combina en venas

pulmonares con sangre

oxigenada se le denomina

mezcla venosa de sangre y hace

que la Po2 disminuya hasta

aproximadamente 95 mmHg.

Hay una gran diferencia de

presión inicial que hace que el

oxigeno difunda rápidamente

desde la sangre capilar hacia

los tejidos

+ Flujo de sangre = + O2 = +Po2

- Flujo de sangre = - O2 = -Po2

Limite superior = 95mmHg ( Po2 de sangre arterial)

Po2 tisular esta determinada por un

equilibrio entre:

1) la velocidad del transporte del

oxigeno en la sangre hacia los

tejidos

2) la velocidad a la que los tejidos

utilizan el oxigeno.

Normalmente sólo son necesarios de

1 a 3 mmHg de presión de oxígeno para el soporte completo de los procesos químicos que utilizan oxígeno en la célula

el dióxido de carbono puede difundir aproximadamente 20 veces más rápidamente que el oxígeno.

1)Pco2 intracelular, 46 mmHg; Pco2 intersticial, 45 mmHg. 2) Pco2 de la sangre arterial 40 mmHg; Pco2 de la sangre venosa que sale de los tejidos 45 mmHg. 3)Pco2 de la sangre que entra en los capilares pulmonares, 45 mmHg; Pco2 del aire alveolar,40 mmHg.

Figura 40-5 Captación de dióxido de carbono por la sangre en los capilares tisulares. (Pco2 en las células

tisulares = 46 mmHg, y en el líquido intersticial = 45 mmHg.)

Figura 40-6 Difusión del dióxido de carbono desde la sangre pulmonar

hacia el alvéolo.

El flujo sanguíneo capilar tisular y el metabolismo tisular afectan a la Pco2

el 97% del oxígeno es transportado por hemoglobina de los eritrocitos.

El 3% restante se transporta en estado disuelto en el agua del plasma y de las células de la

sangre.

*Cuando la Po2 es alta el O2 se une y cuando la Po2 es

baja se libera

Figura 40-8 Curva de disociación oxígeno-hemoglobina.

aumento progresivo del

porcentaje

de hemoglobina unida al oxígeno

a medida que aumenta la PO2

sanguínea, lo que se denomina

saturación porcentual

de hemoglobina. Saturación sangre arterial

97%

Saturación sangre venosa

75%

Figura 40-9 Efecto de la Po2 sanguínea sobre la cantidad de oxígeno unida a la hemoglobina por cada 100 ml de sangre.

La sangre arterial saturación del 97%; es de aproximadamente 20 ml por cada 100 ml de sangre. Cuando atraviesa los capilares tisulares esta cantidad se reduce en promedio a 14,4 ml (saturacion de 75%)

La hb es el principal responsable de amortiguar la Po2 en los tejidos

El valor normal de este es de 25%, es decir, el 25% de la Hb

oxigenada cede su O2 a los tejidos,

la Po2 debe disminuir hasta 40 mmHg

para que pueda liberar el O2

una disminución

muy pequeña de la Po2 hace que se

liberen grandes

cantidades de oxígeno adicional

desde la hemoglobina.

El CO puede unirse en el mismo lugar que el O2 y con mayor afinidad, por lo tanto es un competidor del O2

Curva casi igual a la de disociación de O2 pero esta tiene diferentes presiones de CO (1/250 O2)

En promedio 4 ml Co2/100 de sangre, difunde desde los tejidos

hacia los pulmones en forma de dióxido de carbono molecular

disuelto.

Solo se transportan 0,3 ml de dióxido de carbono en forma disuelta por cada 100 ml de flujo sanguíneo Aprox. el 7% de todo el dióxido de carbono que se transporta normalmente.

la Pco2 sanguínea normal varía entre los límites de 40 mmHg en la sangre arterial y 45 mmHg en la sangre venosa [Co2]= 50 vol./100to Solo se intercambian 4 vol/100to

Efecto Haldane, unión del oxígeno a la hemoglobina que

tiende a desplazar el dióxido de carbono desde la sangre.

No se crea carbaminohemoglobina

Mayor acides, exceso de H+ que pueden formar HCO3

CONTROL QUIMICO DIRECTO DE LA ACTIVIDAD DEL CENTRO RESPIRATORIO POR EL DIOXIDO DE CARBONO Y LOS HIDROGENOS

El centro respiratorio esta compuesto por 3 grupos de

neuronas: Grupo respiratorio dorsal Grupo respiratorio ventral

Centro neumotaxico

Efectos de incremento de la Pco2 y del descenso del pH arterial(aumento de la concentración de iones hidrogeno) sobre la tasa de ventilación alveolar.

Sistema de quimiorreceptores periféricos para controlar la actividad respiratoria: FUNCION DEL OXIGENO CON EL CONTROL

RESPIRATORIO

Existen unos receptores químico nerviosos especiales llamados quimio receptores.

La mayoría de estos se encuentran en cuerpos

carotideos, aunque también hay un cierto

numero en cuerpos aórticos.

La disminución de O2 estimula a los quimiorreceptores.

REGULACION DE LA RESPURACION DURANTE EL EJERCICIO

INTERRELACION ENTRE FACTORES QUIMICOS Y NERVIOSOS: FACTORES DEL CONTROL DE LA

RESPIRACION DURANTE EL EJERCICIO