SISTEMA RESPIRATORIO
La respiración es un proceso complejo que puede dividirse en cinco sucesos funcionales importantes:
1.- Ventilación alveolar, que es el intercambio de aire entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares, y viceversa;
2.- Hematosis o intercambio de gases entre los alvéolos pulmonares y la sangre del capilar pulmonar;
3.- Transporte de gases, que se realiza a través de la sangre;
4.- Difusión de gases entre la sangre y las células a nivel tisular; y
5.- Respiración real, que es la utilización de O2 y producción de CO2 por parte de las células
ÓRGANOS DEL SISTEMA RESPIRATORIO
Los Órganos Respiratorios pueden dividirse en:
A.- Vías respiratorias superiores
B.- Vías respiratorias inferiores y pulmones.
A.- Las vías respiratorias superiores comprenden la cavidad nasal y la faringe, mientras que las vías respiratorias inferiores comprenden la laringe, la tráquea y el
árbol bronquial. El árbol bronquial se ramifica hasta alcanzar los pulmones, los cuales
se dividen en lóbulos.
1.- Nariz: Además de poseer la función de órgano del olfato, la nariz tiene las importantes funciones de limpiar, calentar y humedecer el aire inhalado.
La nariz tiene una porción externa y una porción interna que se encuentra dentro del cráneo. La porción externa está formada por una estructura cartilaginosa y ósea de soporte cubierta por piel y revestida por una membrana mucosa. El puente de la nariz está formado por los huesos nasales que lo mantienen en una posición fija.
Como éste tiene una estructura de cartílago flexible, el resto de la nariz externa es ligeramente flexible. Sobre la superficie de la nariz externa se encuentran dos
aperturas que se llaman narinas externas (nariz) u orificios nasales.
La porción interna de la nariz es una gran cavidad en el cráneo que se encuentra
debajo de éste y por arriba de la boca. En su parte anterior, la nariz interna se comunica con la nariz externa y en la parte posterior se comunica con la nariz externa
y en la parte posterior se comunica con la garganta (faringe) por medio de las dos
aberturas que se llaman narinas internas (coanas). Los cuatro senos paranasales
(frontal, esfenoidal, maxilar y etmoidal) y los conductos nasolacrinales también se
abren hacia la nariz interna. Las paredes laterales de la nariz interna están formada
por los huesos etmoides, maxilar superior, lagrimal, palatino y concha nasal inferior. El
etmoides también forma el techo de la nariz. El piso está formado por el paladar blando, los huesos palatinos y la apófisis palatina del maxilar, que juntos forman el
paladar duro.
La parte interna de la nariz externa y de la nariz interna está formada por una
cavidad nasal, que se divide en un lado derecho y un lado izquierdo por una porción
vertical que se llama tabique nasal. La porción anterior del tabique está formada primordialmente por el cartílago. El resto está formado por el hueso vómer, la lámina
perpendicular del hueso etmoides, el hueso maxilar superior y los etmoides. El lado
interno de la nariz situado inmediatamente detrás de las ventanas nasales está
provisto de pelos que limpian al aire de las partículas más grandes. En la cavidad nasal existe un gran número de vasos sanguíneos de paredes delgadas y situadas muy próximos a la superficie que irradian calor y por consiguiente calientan el aire inhalado.
La cavidad nasal se mantiene húmeda por ciertas secreciones glandulares que también humedecen el aire. El aire inspirado que atraviesa la nariz se humidifica de esta manera totalmente y alcanza una temperatura de 32°C, independientemente de la temperatura reinante en el exterior. La porción externa está formada por una
estructura cartilaginosa y ósea de soporte cubierta por piel y revestida por una
membrana mucosa.
2.- Faringe: Es la porción superior de las vías respiratorias y del tracto digestivo
Conecta con las aperturas en cuatro áreas generales: la cavidad bucal (en la parte
trasera de la lengua), la cavidad nasal, la laringe (que se dirige hacia la tráquea) y el
esófago. Durante el proceso de tragado, la parte nasal de la faringe, la laringe y la
cavidad bucal cooperan para cerrar el conducto respiratorio de forma que al tragar la
comida no entre en la tráquea.
B.- Vías respiratorias inferiores y pulmones
1.- Laringe: Después de circular por la cavidad nasal y la faringe, el aire inhalado
llega a la laringe. Esta última está parcialmente cubierta por la epiglotis, que cierra
completamente la abertura superior de la laringe durante la deglución. Las cuerdas
vocales también cierran al deglutir.
Las vías respiratorias extrapulmonares tienen su punto más estrecho en las
cuerdas vocales, donde cualquier estrechamiento adicional puede dar lugar a un
perjuicio considerable de la respiración, por ejemplo, durante o después de la
intubación las cuerdas vocales pueden inflamarse, provocando obstrucción respiratorio o ronquera (después de la extubación).
Las cuerdas vocales son la porción de la laringe que emite sonidos. Las cuerdas
vocales son dos pequeños repliegues situados a ambos lados de la vía aérea. La
contracción de los músculos laringeos pueden acercar o separar las cuerdas vocales,
que también pueden contraerse o relajarse en sus bordes pueden aplanarse o
engrosarse por acción de los músculos incluidos en ellas. Cuando las cuerdas vocales se acercan el aire pasa entre ellas, vibran y producen sonidos; las diferentes alturas del sonido dependen del grado de estiramiento y de engrosamiento o de adelgazamiento de los bordes de las cuerdas vocales. Si embarga la formación de palabras y otros sonidos complicados es función de la boca y también la laringe, pues la característica de un sonido depende en gran medida de la posición de los labios mejillas, dientes, lengua y paladar. Para emitir las palabras y otros sonidos es necesaria la regulación simultánea de la respiración, cuerdas vocales y boca. Ello se realiza por un centro cerebral especial llamado área de Broca, situado en el lóbulo frontal izquierdo.
2.- Tráquea: La tráquea es la sección superior del conducto respiratorio, separada de
la faringe por la laringe. Está compuesta por cartílago reforzado que desciende cerca
de diez centímetros hasta los bronquios pulmonares. La tráquea, que descansa ligeramente sobre el esófago, puede extenderse ligeramente durante la acción de tragar, de respirar o doblar el cuello. Está revestida por una capa mucosa y cilios que
ayudan a filtrar y expulsar el polvo. La acción constante de estos cilios transporta el
polvo y otras sustancias hacia la faringe, donde es tragado. Cuando la tráquea superior o la faringe quedan obstruidas de forma que se corta el paso de aire, como en la inflamación de los tejidos, se realiza una pequeña incisión en la garganta y en la
tráquea, en una operación denominada traqueotomía, que permite el paso de aire a la
tráquea.
Es una vía aérea tubular que permite el paso del aire y que mide cerca de 12
centímetros de longitud y 2.5 cm de diámetro. Se localiza por delante del esófago y se
extiende desde la laringe hacia la quinta vértebra torácica (T5), donde se divide en un
bronquio primario izquierdo.
La pared de la tráquea está formada por una capa mucosa, una submucosa, una
cartilaginosa y una adventicia (capa externa de tejido conectivo laxo). El epitelio de la
mucosa de la tráquea es pseudosestratificado. Está formado por células columnares
ciliadas que alcanzan la superficie de la Luz de la tráquea, de células en copa y de
células básales que no alcanzan la superficie de la luz.
3.- Bronquios: Los bronquios son los tubos que transportan aire desde la tráquea a los
lugares más apartados de los pulmones, donde pueden transferir oxígeno a la sangre en pequeños sacos de aire denominados alvéolos. Dos bronquios principales, los bronquios derecho e izquierdo, se ramifican desde el extremo inferior de la tráquea en lo que se conoce como la bifurcación de la tráquea. Un bronquio se extiende en cada pulmón. Los bronquios continúan dividiéndose en pasillos menores, denominados bronquiolos, formando ramificaciones como en un árbol que se extienden por todo el esponjoso tejido pulmonar. El exterior de los bronquios se compone de fibras el elásticas y cartilaginosas, y presenta refuerzos anulares de tejido muscular liso. Los bronquios pueden expandirse durante la inspiración, permitiendo que se expandan los pulmones a su vez, y contraerse durante la expiración cuando se exhala el aire.
4.- Pulmones: Son dos bolsas esponjosas que se expanden con contracciones diafragmáticas para admitir aire y que albergan los alvéolos, donde la difusión de
oxigeno y dióxido de carbono regenera las células sanguíneas. Los pulmones se dividen en dos mitades, derecha e izquierda, que tienen tres y dos lóbulos, respectivamente.
Cada mitad está fijada por el mediastino y su parte inferior descansa sobre el
diafragma. La superficie media de cada mitad presenta una apertura, denominada hilio, a través de la cual pasan los bronquios, nervios y vasos sanguíneos. Los bronquios continúan en subdivisiones menores, denominadas bronquiolos. Estas, a su vez, se ramifican en conductos alveolares que terminan en grupos de alvéolos en los sacos alveolares. La sangre pobre en oxígeno es bombeada a los pulmones desde el corazón a través de la arteria pulmonar. Esta arteria se divide para llegar a cada pulmón, subdividiéndose en arteriolas y meta arteriolas que profundizan en el tejido pulmonar.
Estas meta arteriolas continúan en redes de vasos menores, denominados capilares,
que pasan a través de la superficie alveolar. La sangre difunde los restos de dióxido de carbono a través de la pared membranosa de los alvéolos y recoge oxígeno del aire. La sangre regenerada se envía entonces a las meta vénulas y vénulas, que son tributarias de la vena pulmonar. Esta vena transporta la sangre regenerada al corazón para que sea bombeada por todo el cuerpo para la alimentación de las células.
Existe una gran variedad de términos que hacen referencia a la capacidad pulmonar:
Aire corriente, aire complementario, aire suplemental (reserva), capacidad vital, aire residual, aire mínimo y capacidad pulmonar total. Cada uno de estos términos se refiere a un aspecto diferente de la capacidad de aire pulmonar. La capacidad pulmonar total se refiere a todo el aire que puede exhalarse de los pulmones más el aire residual que quede en las cámaras pulmonares. Una persona no puede exhalar todo el aire de los pulmones completamente, pues provocaría el colapso de los propios pulmones, los bronquios y los bronquiolos. Incluso entonces algo de aire permanece en los alvéolos, lo que se denomina aire mínimo. La máxima cantidad de aire que puede exhalarse se denomina capacidad vital (unos cuatro litros de media), siendo el aire residual el que queda en los pulmones (un litro de media). La capacidad pulmonar total, por lo tanto, es de unos cinco litros de aire. El aire corriente es el aire inhalado y exhalado en la respiración normal (cerca de medio litro).
Siguiendo a la expiración normal, la cantidad de aire que se toma con la inhalación m s profunda posible se conoce como aire complementario, y es algo menos de tres litros. Siguiendo a la inspiración normal, la cantidad de aire expelido en la mayor exhalación posible se conoce como aire suplementario, o reserva, y es, aproximadamente, un litro de aire.
La función primordial del pulmón es la de mantener presiones parciales de oxigeno y de bióxido de carbono en la sangre arterial. Esta es la función fisiológica
de la respiración, fenómeno que depende de tres procesos principales: Difusión,
ventilación y perfusión.
La composición del aire alveolar es la siguiente:
N2—_ 569 mmHg (75%)
O2—_ 104 mmHg (14%)
CO2-_ 40 mmHg (5%) total: 760 mmHg
H2O-_ 47 mmHg (6%)
FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN
El aire penetra por las fosas nasales, donde quedan retenidas las partículas de
polvo y es calentado; después pasa por la laringe a la tráquea, que conduce el aire a los bronquios, de aquí pasa a los bronquiolos y de estos a los alvéolos pulmonares.
Los pulmones humanos tienen cerca de 300 millones de alvéolos que representan
una superficie respiratoria de unos 70m2. El volumen de los pulmones está regulado por los cambios en el tamaño de la cavidad torácica y de la contracción y relajación de los músculos respiratorios.
Normalmente el 10% del aire contenido en los pulmones es intercambiable en
cada respiración, aunque durante respiraciones profundas y voluntarias es posible
intercambiar hasta un 80% de aire. La capacidad de los pulmones es aproximadamente 5 litros de los cuales: ½ litro es tomado durante la inspiración normal, el resto es aire de reserva, del cual 1 y ½ litros es aire residual (que siempre queda en los pulmones), y 3 litros de aire complementario (se toma durante la inspiración profunda).
Volúmenes Pulmonares Primarios
La función respiratoria refleja está controlada por los centros respiratorios del
sistema nerviosos central, estos centros pueden modificarse voluntariamente, pero sus funciones reflejas no es posible suprimirlas completamente.
Definición de Respiración
Es una de las actividades esenciales que realizan todos los seres vivos, que gracias a ella captan de diversos modos, ya sea del aire o agua, el oxígeno necesario que debe ser distribuido a todas las células del respectivo organismo, llámese hombre, animal o planta.
Función de la Respiración
El propósito principal de la respiración es aportar oxígeno a las células del cuerpo y eliminar el bióxido de carbono que se producen de las actividades celulares.
Procesos Básicos de la Respiración
.
1.- Ventilación Pulmonar:
Es el proceso por medio del cual se intercambian los gases entre la atmósfera y
los alvéolos pulmonares. El aire fluye entre la atmósfera y los pulmones debido a que
existe un gradiente de presión. El aire entra hacia los pulmones cuando la presión de
los mismos es menor a la presión del aire de la atmósfera; el aire sale de los pulmones cuando la presión dentro de estos es mayor que la presión de la atmósfera.
Por lo que se puede reafirmar que el fenómeno ventilación sucede a nivel de los pulmones.
Mecánica respiratoria:
Inspiración:
Es la entrada de aire a los pulmones, también es llamada inhalación. Antes de cada inspiración, la presión del aire dentro de los pulmones iguala la presión atmosférica, que es aproximadamente 760 milímetros de mercurio (mmHg) a nivel del mar. Para que el aire fluya hacia los pulmones, la presión dentro de ellos debe
ser menor que la presión atmosférica; esta condición se alcanza aumentando el volumen (tamaño) de los pulmones. Las diferencias de presiones fuerzan al aire hacia los pulmones cuando la persona inhala. Para que se presente la inspiración, los pulmones se deben expandir. Esto aumenta el volumen pulmonar y de esta manera disminuye la presión de los pulmones. El primer paso para aumentar el volumen pulmonar comprende la contracción de los principales músculos inspiratorios.
Músculos Inspiratorios
: Los músculos que participan en este proceso activos son: el
diafragma, los intercostales externos, el pectoral menor, el esternocleidomastoideo
(ECM) y escálenos.
a.- El Diafragma: Es el músculo inspiratorio más importante, es un músculo
esquelético con forma de cúpula que forma el piso de la cavidad torácica y está
inervado por el nervio frénico. La contracción del diafragma provoca que se haga plano, disminuyendo su curvatura. Esto aumenta la dimensión vertical de la cavidad torácica y permite el movimiento de casi 75 % del aire que entra a los pulmones durante la inspiración. La distancia que recorre el diafragma durante la inspiración va desde 1 centímetro (durante la respiración normal en reposo) hasta más de 10 centímetros (durante la respiración intensa).
b.- Intercostales Externos: Estos músculos se ubican en forma oblicua hacia abajo y
adelante entre las costillas adyacentes y cuando se contraen, las costillas se retraen
junto con el esternón hacia delante. Esto aumenta el diámetro antero posterior de la
cavidad torácica. La contracción de estos músculos ocurre durante la inspiración, al
mismo tiempo que la contracción del diafragma.
c.- El Pectoral menor: (Musculus pectoralis minor) es un músculo delgado, aplanado y
triangular, que está situado debajo del músculo pectoral mayor. Está irrigado por la
arteria toracoacromial, Ramas Pectorales. Si tiene su punto fijo en las costillas, este
músculo desciende el muñón del hombro; si su punto fijo está en la escápula eleva las
costillas y es inspirador.
d.- ECM: Es un músculo inspiratorio, pero lo que ocurre es que es una inspiración que
normalmente no la utilizamos comúnmente (es una inspiración que se da en
situaciones de emergencia o en algunos casos de enfermedades, se denomina de
tiraje esternal).
Espiración
Es la expulsión del aire de los pulmones, también es llamada exhalación. Se logra
mediante un gradiente de presión inverso al de la inspiración, es decir, que la presión
dentro de los pulmones debe ser mayor que la presión de la atmósfera.
Músculos de la Espiración:
La espiración normal en reposo es un proceso pasivo, ya que no intervienen las
contracciones musculares. Este fenómeno depende de la elasticidad de los pulmones y se inicia cuando se relajan los músculos inspiratorios. Conforme los músculos
intercostales se relajan, las costillas se mueven hacia abajo y conforme se relaja el
diafragma, aumenta su curvatura debido a su elasticidad. Estos movimientos
disminuyen el diámetro vertical y anteroposterior de la cavidad torácica, que regresa a
su tamaño de reposo. En la ventilación intensa y cuando está impedido el movimiento
del aire, si interviene la contracción de los siguientes músculos:
a.- Músculos abdominales: la contracción de este músculo mueve las costillas hacia
abajo y comprime las vísceras abdominales, forzando al diafragma para que se eleve.
b.- Músculos intercostales internos: la contracción de estos músculos corre hacia
abajo y hacia atrás entre las costillas adyacentes, mueven las costillas hacia abajo.
A medida que la presión intrapleural (presión entre las dos capas pleurales) regresa a su valor preinspiratorio (756 mmHg), las paredes de los pulmones ya no están sometidas al efecto de succión; se retraen las membranas básales elásticas de los alvéolos y las fibras elásticas de los bronquiolos y conductos alveolares; originando
disminución del volumen pulmonar. La presión intrapulmonar (presión dentro de los
pulmones) aumenta a 763 milímetros de mercurio y el aire se mueve desde el área de
mayor presión en el alvéolo al área de menor presión en la atmósfera.
2.- Respiración Externa
Es el intercambio de oxigeno y dióxido de carbono entre el alvéolo y los capilares sanguíneos pulmonares. Origina la conversión de sangre desoxigenada (con más bióxido de carbono que oxígeno) que proviene del corazón en sangre oxigenada
(con más oxígeno que bióxido de carbono). Durante la inspiración el aire atmosférico
que contiene oxígeno entra a los alvéolos. La sangre desoxigenada se bombea desde el ventrículo derecho a través de las arterias pulmonares hacia los capilares pulmonares para llegar hasta los alvéolos. La presión parcial de oxígeno del aire alveolar es de 105 mmHg, mientras que la presión parcial de oxígeno de la sangre desoxigenada que entra en los capilares es de solo 40 mmHg; por la diferencia entre las presiones parciales de oxígeno, este se difunde desde los alvéolos hacia la sangre desoxigenada hasta que alcanza el equilibrio, por lo que la presión parcial de oxígeno de la sangre recién oxigenada es de 105 mmHg. Mientras el oxígeno se difunde desde el alvéolo hacia la sangra desoxigenada, el bióxido de carbono se difunde en la dirección opuesta.
En los pulmones, la presión parcial del dióxido de carbono de la sangre
desoxigenada pulmonar es de 45 mmHg, mientras que en el alvéolo es de 40 mmHg, por lo que debido a la diferencia de presión parcial de dióxido de carbono, este se difunde desde la sangre desoxigenada hacia el alvéolo, y se elimina de los pulmones durante la espiración. La respiración externa es facilitada gracias a la ayuda de varias
adaptaciones anatómicas, dentro de las cuales se encuentran:
El grosor total de la membrana aerocapilar, el cual es muy delgada (0,5 micras),
lo que facilita inmensamente la difusión.
El área de la difusión entre alvéolos y capilares, las cual es muy amplia (casi 60 –
80 m2), lo que permite que gran cantidad de sangre (100 ml) participe al mismo tiempo en el intercambio de gases en un solo momento. La delgadez de los capilares que permiten la exposición justa para tomar el oxígeno necesario y disponible.
Factores que Influyen en la Respiración Externa
o La altitud
Con la altitud la presión parcial del oxígeno atmosférico disminuye, disminuyendo
al mismo tiempo la presión parcial de oxígeno alveolar por lo que una cantidad menor de oxígeno se difunde hacia la sangre. Los síntomas mas comunes de la altitud incluyen el acortamiento de la respiración, fatiga, náusea entre otros, los cuales se atribuyen a la baja concentración de oxígeno en la sangre.
La Superficie Total de Intercambio de Gases
Cualquiera alteración pulmonar que disminuya la superficie funcional formada
por la membrana alveolocapilar disminuye la eficacia de la respiración externa.
Volumen por Minuto de la Respiración
Existen drogas como la morfina que disminuye la cantidad de oxígeno y bióxido
de carbono que se pueda intercambiar entre el alvéolo y la sangre, afectando el
comportamiento normal del individuo.
3.- Respiración Interna
Es el intercambio de oxígeno entre los capilares tisulares y las células; esta
origina la conversión de sangre oxigenada en sangre desoxigenada. La sangre oxigenada que entra a los capilares tisulares tiene una presión parcial de oxígeno de 105 mmHg, mientras que las células tiene una presión parcial de oxígeno promedio de 40 mmHg, debido a esta diferencia de presiones el oxígeno se difunde desde la sangre oxigenada a través del líquido intersticial hasta que la presión parcial de oxígeno disminuya hasta
40 mmHg (presión parcial de oxígeno de la sangre desoxigenada).
En reposo el 25% del oxígeno disponible entra a la célula, cantidad suficiente
para cubrir las necesidades de las células en reposo. Durante la ventilación intensa
(ejercicio físico) se libera más oxígeno. Mientras el oxígeno se difunde desde los
capilares tisulares a las células, el bióxido de carbono se difunde en dirección opuesta; ya que la presión parcial del bióxido de carbono de las células es de 45 mmHg, mientras que la de la sangre oxigenada es de 40 mmHg; como resultado el bióxido de carbono se difunde desde las células hasta el líquido intersticial y después hacia la sangre oxigenada hasta que la presión parcial del bióxido de carbono de la sangre aumente a 45 mmHg (presión parcial del bióxido de carbono de la sangre capilar desoxigenada). La sangre desoxigenada regresa al corazón la bombea hasta los pulmones para iniciar un nuevo ciclo de respiración externa.
Transporte de Gases Respiratorios
Una función de la sangre es el transporte de los gases respiratorios entre los
pulmones y los tejidos corporales. Cuando el dióxido de carbono y el oxígeno entran en la sangre, se presentan ciertos cambios físicos y químicos que ayudan al transporte de los gases.
1.- Oxígeno: No se disuelve con facilidad en el agua y por lo tanto se transporta muy
poco oxigeno disuelto en el agua del plasma sanguíneo. En efecto, 100 mililitros de agua oxigenada contienen sólo un 3% del oxígeno disuelto en el plasma. El resto del oxígeno, cerca del 97%, se transporta en combinación química con la hemoglobina de los eritrocitos. La hemoglobina está formada de una porción proteica que se llama globina y una porción de pigmento que se conoce como heme. La porción heme consta de 4 átomos de hierro, cada uno de los cuales es capaz de combinarse con una molécula de oxigeno. El oxígeno y la hemoglobina se combinan en una reacción fácilmente reversible para formar oxihemoglobina de la siguiente manera:
a.- Hemoglobina y presión parcial de oxígeno: EL factor más importante para
determinar la cantidad de oxígeno que se combina con la hemoglobina es la presión
parcial de oxígeno que se combina con la hemoglobina es la presión parcial de oxigeno.
Cuando la hemoglobina (hemoglobina reducida o desoxigenada) se convierte por
completo a oxihemoglobina, se satura en forma completa. Cuando la hemoglobina está formada de una mezcla de hemoglobina y oxihemoglobina, se encuentra saturada en forma parcial. El % de saturación de la hemoglobina es el % de oxihemoglobina en la hemoglobina total.
b.- Hemoglobina y pH: La cantidad de oxígeno que se libera de la hemoglobina está
determinada por varios factores además de la presión parcial de oxígeno. Por ejemplo, en un medio ácido, el oxigeno se separa con más facilidad de la hemoglobina. Esto se conoce como efecto Bohr y se basa en la teoría de que cuando los iones hidrógeno (H+) se unen con la hemoglobina, altera su estructura y por lo tanto disminuyen su capacidad para transportar oxígeno.
c.- Hemoglobina y temperatura: Dentro de ciertos límites, conforme la temperatura
aumenta, también aumenta la liberación de oxigeno de la hemoglobina . La energía
calórico es un producto final de las reacciones metabólicas de todas las células, y las
fibras musculares en contracción liberan una cantidad especialmente grande de calor.
La separación de la molécula de oxihemoglobina es otro ejemplo de la manera como los mecanismos homeostáticos ajustan las actividades corporales a las necesidades
celulares. Las células activas requieren más oxígeno y también liberan más ácido y
calor. Por el contrario, el ácido y el calor estimulan la oxihemoglobina para que libere
su oxígeno.
d.- Hemoglobina fetal: Esta difiere de la hemoglobina del adulto en sus estructura y
en su afinidad por el oxigeno. La hemoglobina fetal tiene mayor afinidad por el oxigeno
debido a que no se puede unir al difosfoglicerato y de esta manera puede transportar
de 20 a 30 por ciento más oxígeno que la hemohglobina materna.
e.- Toxicidad del oxígeno: Respirar oxígeno puro puede ser peligroso. Experimentos
en animales mostraron que cuando los cerdos de Guinea respiran oxígeno al 100% bajo presión atmosférica, desarrollan edema pulmonar. En pacientes que respiran oxígeno al 100% hay evidencia de alteraciones en el intercambio de gases. Un peligro de respirar oxígeno al 100% se observó en los recién nacidos prematuros. Cuando las incubadoras proporcionan oxígeno al 100%, se presenta ceguera en alguno niños. La
vasoconstricción local provocada por la elevada presión de oxígeno desencadena la
formación de tejido fibroso por atrás del cristalino. El riesgo se elimina con la simple
reducción, del porcentaje de oxígeno de la incubadora por abajo de 40%.
La Hipoxia
: (hypo = por abajo o abajo)
Se refiere a una disponibilidad baja de oxígeno; desde el punto de vista
fisiológico, se refiere a una deficiencia de oxígeno a nivel tisular. En base a su causa,
se puede clasificar la hipoxia de la siguiente manera:
1.- Hipoxia hipóxica:Se debe a una alteración de la fase de ventilación alveolar y/o
difusión alveolocapilar de la respiración, que produce un déficit en la entrega de
oxígeno atmosférico por parte de los capilares pulmonares. Las causas son: exposición a la altitud, y afecciones pulmonares (enfisemas y neumonías)
2.- Hipoxia anémica: En este caso la oxigenación en los pulmones y la presión de
oxígeno en la sangre pueden ser normales. La alteración se produce por una cantidad
insuficiente de hemoglobina, como sucede en las grandes hemorragias, anemias,
intoxicaciones por inhalación de monóxido de carbono o en la metahemoglobina
(nitritos, anilina).
3.-Hopoxia histotóxica. En este caso están impedidas las capacidades de respiración
celular por inhibición de las enzimas de la cadena respiratoria, como en los casos de
intoxicación por cianuro. Las células no pueden obtener el oxígeno
4.- Hipoxia circulatoria: El flujo de sangre por los tejidos es insuficiente. La
cantidad de sangre que circula por los tejidos por unidad de tiempo es inferior a lo
normal y los tejidos no reciben suficiente oxígeno. la tensión de oxígeno en la sangre y la cantidad de hemoglobina no están alteradas. Esa insuficiencia circulatoria se
produce típicamente en el shock, en el paro cardíaco, en ciertas arritmias y en la
estenosis mitral acentuada. Esta condición se observa en la insuficiencia circulatoria
central o periférica. Esta forma de hipoxia puede ser local o general.
2.- Bióxido de Carbono: Bajo condiciones normales de reposo, cada 100 mililitros de
sangre desoxigenada contiene cuatro mililitros de bióxido de carbono (CO2), que se
transporta en la sangre en varias formas. El porcentaje más pequeño, cerca del 7%, se encuentra disuelto en el plasma. Cuando alcanza los pulmones, difunde hacia el alvéolo.
Un porcentaje algo mayor, cerca del 23%, se combina con una porción de la
hemoglobina para formar carbaminohemoglobina (Hb CO2).
El mayor porcentaje de bióxido de carbono, cerca del 70%, se transporta en el
plasma en forma de iones bicarbonato.
Conforme el bióxido de carbono difunde hacia los capilares tisulares y entra en
los eritrocitos, reacciona con el agua en presencia anhidrasa carbónica se disocia en
iones hidrógeno y en iones bicarbonato. Los iones hidrogeno se combinan
principalmente con la hemoglobina. Los iones bicarbonato dejan a los eritrocitos y
entran en el plasma. En el intercambio, los iones de cloro (Cl-) difunden desde el
plasma hacia los eritrocitos. Este intercambio de iones negativos mantiene el equilibrio
iónico entre el plasma y los eritrocitos y se conoce como intercambio de coloro. Los
iones de cloro que entran a los eritrocitos se combinan con los iones potasio (K+) para
formar la sal de cloruro de potasio (KCl). Los iones de bicarbonato que entran al plasma desde los eritrocitos se combinan con el sodio (Na+), el principal ion positivo en el liquido extracelular para formar bicarbonato de sodio (NaHCO3) El efecto neto de todas estas reacciones es que el bicarbonato se transporta desde las células tisulares en forma de iones bicarbonato en el plasma.
La sangre desoxigenada que regresa a los pulmones contiene bióxido de carbono
disuelto en el plasma, bióxido de carbono combinado con la globina en forma de
carbaminohemoglobina y bióxido de carbono incorporado a los iones de bicarbonato. En los capilares pulmonares, los acontecimientos son inversos. El bióxido de carbono
disuelto en el plasma difunde hacia el alvéolo. El bióxido de carbono que se combina con la globina se separa de ella y difunde hacia el alvéolo. El bióxido de carbono que se combina con la globina se separa de ella y difunde hacia el alvéolo. El bióxido de
carbono que se transporta en forma de bicarbonato se libera en una reacción.
Conforme la hemoglobina de la sangre pulmonar recoge el oxígeno, se liberan iones
hidrógeno de la hemoglobina. Los iones de cloro se separan en forma simultánea de los iones de potasio y los iones bicarbonato reingresan a los eritrocitos después de
separarse de los iones de sodio. Los iones de hidrógeno y de bicarbonato se
recombinan para formar ácido carbónico, que se separa en bióxido de carbono y agua.
El dióxido de carbono deja al eritrocito y difunde hacia al alvéolo. La dirección de la
reacción del ácido carbónico depende en su mayor parte de la presión parcial de
bióxido de carbono. El bicarbonato se forma en los tejidos capilares, donde la presión
parcial de oxígeno es alta. En los capilares pulmonares, donde la presión parcial de
oxígeno es baja, se forma el bióxido de carbono y el agua.
Como el aumento del bióxido de carbono de la sangre provoca que el oxígeno se
separe de la hemoglobina, la unión del oxigeno a la hemoglobina provoca la liberación de bióxido de carbono de la sangre. En presencia de oxígeno se une menos bióxido de carbono en la sangre. Esta reacción, que se llama efecto Haldane, se presenta debido a que cuando el oxígeno se combina con la hemoglobina, ésta se convierte en un ácido fuerte. En este estado, la hemoglobina se combina con menos bióxido de carbono. De la misma manera, la hemoglobina más ácida libera más iones hidrógeno que se unen con los iones de bicarbonato para formar ácido carbónico; el ácido carbónico se desdobla en agua y bióxido de carbono y el bióxido de carbono se libera de la sangre hacia el alvéolo. En los capilares tisulares la sangre recoge más bióxido de carbono conforme el oxígeno se elimina de la hemoglobina. En los capilares pulmonares la sangre libera más bióxido de carbono conforme el oxígeno se une a la hemoglobina.
Control de la Respiración
El ritmo básico de la respiración se controla en el sistema nervioso, básicamente
a nivel del bulbo raquídeo y de la protuberancia. Este ritmo se puede modificar en respuesta a las demandas del cuerpo.
Control Nervioso
En centro respiratorio está formado de un área rítmica medular (área respiratoria e inspiratoria), área pneumotáxica y área apnéustica.
El área inspiratoria tiene una excitabilidad intrínseca que ajusta el ritmo básico de la respiración.
Las áreas pneumotáxica y apnéustica coordinan la transición entre la inspiración y la espiración.
Control Nervioso de Respiración
Las respiraciones se pueden modificar por un gran número de factores cerebrales así como factores externos.
Entre los factores que modifican la respiración se encuentran las influencias corticales, la inflación refleja, los estímulos químicos como la concentración de oxígeno y de bióxido de carbono (en realidad es la de hidrogeno), la presión sanguínea, la temperatura y el dolor e irritación a la mucosa respiratoria.
El volumen y la frecuencia de la respiración se determinan por impulsos procedentes del centro respiratorio situado en la médula oblongada. Estos impulsos son gobernados por la información recibida de diferentes receptores del cuerpo: los
receptores centrales localizados en la proximidad del centro respiratorio y los receptores periféricos ubicados en las arterias carótidas.
Los impulsos de los receptores centrales dependen principalmente del Nivel del
dióxido de carbono existe en la sangre expresado en forma de PaCO2 (presión parcial
del dióxido de carbono). La PaCO2 influye sobre el nivel de dióxido de carbono y por lo
tanto sobre el valor del pH del líquido que rodea el cerebro y la médula espinal (líquido
cerebrospinal). El valor de pH del líquido cerebro espinal ejerce una acción directa
sobre el centro respiratorio en el sentido de que un pH bajo (alto nivel de CO2)
estimula la respiración y un pH alto (bajo nivel de CO2) disminuye la respiración.
También los receptores periféricos son afectados por el valor del pH de la sangre, de manera que un pH bajo estimula la respiración.
Durante la expiración la caja torácica disminuye de tamaño y la presión alveolar aumenta. Como consecuencia de esta presión positiva el aire saldrá de los pulmones y por lo tanto el volumen pulmonar disminuirá.
Estos cambios en el volumen no se deben exclusivamente a la presión alveolar,
sino que existe otra presión llamada Presión Pleural, que influye decisivamente. La pleura es una doble membrana que envuelve a los pulmones. La pleura parietal está
unida a la pared costal y la pleura visceral está unida a los pulmones. Entre ambas está lo que se denomina espacio pleural, en el que existe una pequeña cantidad de líquido y donde la presión es negativa, por lo que el pulmón se encuentra expandido, ya que este vacío existente ejerce una atracción sobre los pulmones.
Cuando a un sujeto se le perfora el tórax pierde la presión negativa ya que tiende a entrar aire, por lo que las 2 pleuras tienden a juntarse, provocando de este modo el colapso del pulmón. Durante la expiración ocurre justamente los contrario, hay una disminución de la presión pleural y por lo tanto una disminución del volumen pulmonar.
VOLÚMENES RESPIRATORIOS HUMANOS:
El volumen de aire que una persona inspira y espira puede ser medido con un espirómetro. El registro resultante de los cambios de volumen respecto al tiempo se llama ESPIROGRAMA, siendo los más utilizados los siguientes:
a.- Existen cuatro componentes no solapantes:
1.-Volumen Tidal (VT) o corriente:Es el volumen de aire inspirado o espirado
durante un ciclo respiratorio normal. Cuando una persona en reposo respira
normalmente, el volumen tidal es aproximadamente 500 ml. Durante el ejercicio, el
volumen tidal puede ser más de 3 litros.
2.-Volumen de Reserva Inspiratoria (VRI):Es el volumen de aire que puede ser
inspirado al final de una inspiración tidal. En reposo puede ser de unos 3.300 ml en
hombres jóvenes, y 1.900 ml en mujeres jóvenes.
3.-Volumen de Reserva Espiratoria (VRE):Es el volumen de aire que puede ser
exhalado al final de una espiración tidal. En reposo es de 1.000 ml en hombres jóvenes y 700 ml en mujeres jóvenes.
4.-Volumen Residual (VR):es el volumen de gas que permanece en los pulmones al
final de una espiración máxima. Este volumen no cambia con el ejercicio. En hombres
jóvenes es aproximadamente 1.200 ml y 1.100 ml para mujeres jóvenes.
b.- Las capacidades pulmonares son la suma de dos o más volúmenes pulmonares.
Hay cinco capacidades pulmonares:
o Capacidad inspiratoria
: Es el volumen corriente o tidal mas la capacidad inspiratoria.
CI = VT + VRI * En condiciones normales CI = 60-70% de CV
o Capacidad espiratoria
: Es el volumen tidal o corriente más el volumen de reserva espiratoria.
CE = VT + VRE
o Capacidad residual funcional
: Es el volumen residual mas el volumen de reserva
espiratoria.
CRF = VRE + VR
o Capacidad vital (CV):
Es el volumen de aire total que se mueve en una espiración, desde la inspiración completa hasta la máxima espiración o a la inversa. Esta capacidad varia considerablemente dependiendo del tamaño del cuerpo así como de la posición, oscilando entre 4 a 5 L en varones sanos jóvenes y 3 a 4 L en mujeres.
CV = VRI + VT + VRE
o Capacidad pulmonar total (CT):
Es la suma del volumen corriente, el volumen de reserva inspiratoria, el volumen de reserva espiratoria y el volumen residual
CT = VRI + VT + VRE +VR