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Aparato respiratorio
Introducción
Respiración es el paso del oxigeno desde el aire ambiente hasta la sangre. El oxigeno es transportado por la hemoglobina de los hematíes hasta las células concretamente las mitocondrias, para realizar la fosforilación oxidativa y obtener energía -Respiración externa: son aquellos procesos que permiten el paso del oxigeno desde el aire ambiente a la sangre. -Respiración celular: es la obtención de energía en la mitocondria mediante la fosforilación oxidativa
Funciones del aparato respiratorio
-llevar el oxigeno desde el aire hasta los alvéolos pulmonares (función mecánica) -permitir la difusión del oxigeno a través de la membrana alveolo-capilar -recoger el CO 2 de la sangre venosa de los capilares pulmonares en los alvéolos pulmonares -expulsar el CO 2 hacia el aire ambiente
Anatomía general
-función conductora (nariz, faringe, laringe, traquea, bronquios y bronquiolos) -función de intercambios (bronquiolos respiratorios, sacos alveolares y alvéolos pulmonares)
Desde el punto de vista patológico se divide en:
- vías respiratorias superiores (antes de entrar en el tórax), con función conductora exclusivamente -vías respiratorias inferiores (intratoracicas)
Vías respiratorias superiores
Nariz
Estructura cartilaginosa prominente en la zona media y frontal de la cara, que abre las vías respiratorias por dos orificios en su plano inferior, llamados ORIFICIOS NASALES o NARINAS. El aire entra a través de estos orificios hasta las cavidades nasales, separadas por el TABIQUE NASAL. Posteriormente comunican con las COANAS. La cavidad nasal presenta unos repliegues óseos llamados CORNETES. Toda la cavidad esta tapizada por epitelio escamoso en la parte más externa y por epitelio cilíndrico en la parte más interna. Además hay folículos pilosos cerca de la salida de los orificios y un epitelio especializado, llamado MUCOSA OLFATORIA, lleno de terminaciones nerviosas procedentes del primer par craneal, donde reside el sentido del olfato. En el interior de la cavidad nasal drenan a los conductos lacrimales y los senos paranasales.
-Función:
-olfato
-modulación de la voz -conducción del aire
-filtra, humidifica y calienta el aire que inspiramos Senos paranasales
Son estructuras huecas localizadas en el interior de algunos huesos (frontal, etmoides, esfenoides, maxilar superior). Todos comunican con la cavidad nasal y están recubiertos por epitelio mucoso. Cunado el aire entra en su interior se calienta y humidifica. La inflamación y congestión de su mucosa puede dar lugar a sinusitis.
Faringe
La nariz comunica por su parte posterior con la faringe o NASOFARINGE, a través de las COANAS. La nasofaringe conduce el aire hacia la OROFARINGE, que es la parte de la faringe que se encuentra por detrás de la boca. El suelo de la nasofaringe, esta constituido en parte por el paladar blando, que tiene la función de evitar el paso del alimento hacia las fosas nasales. En la faringe drena la TROMPA DE EUSTAQUIO, que es un conducto que comunica el oído medio con la faringe y que sirve para equilibrar la presión a ambos lados del tímpano. En la pared posterior de la faringe se encuentra un acumulo de tejido linfoide, llamado AMIGDALA PALATINA o ADENOIDES, cuya función es defensiva contra gérmenes que pueden entrar mediante la respiración. Su inflamación recibe el nombre de amigdalitis, e incluso puede obstruir el paso del aire.
Laringe
La parte inferior de la laringe recibe el nombre de LARINGOFARINGE. El aire entra por la nasofaringe y la orofaringe hacia la laringofaringe. De ahí se dirige hacia la laringe.
-Estructura La laringe tiene forma de embudo y esta constituida básicamente por piezas cartilaginosas o cartílagos: -cartílago tiroides (nuez o bocado de Adán) -cartílago cricoides. Conecta con la traquea -epiglotis: es móvil y permite cerrar la laringe durante la deglución y evitar el paso de alimentos hacia las vías respiratorias. -un par de aritenoides -un par de cuneiformes -un par de corniculares. Son los que permiten el anclaje de las estructuras fibromusculares imprescindibles para la fonación (cuerdas vocales).
-Función
- conducción del aire, llevando el aire desde la faringe hasta la traquea
- sistema de defensa, mediante la epiglotis que evita el paso de alimentos hacia las vías respiratorias y mediante el reflejo tusígeno (tos)
- fonación, en la laringe se encuentran las cuerdas vocales, que pueden emitir uno y otro sonido en función de lo tensas que estén. Tanto la faringe, boca, lengua, dientes o nariz puede variar dicho sonido. Así el tono y timbre dependerán de las cuerdas vocales y la entonación y vocalización lo harán de las estructuras anejas. La glotis es el espacio existente entre las cuerdas vocales. Los aritenoides son los cartílagos que tensan las cuerdas vocales. La tensión de las cuerdas vocales puede dar lugar a disfonía o afonía. Traquea
Son dos masas esponjosas situadas en la caja torácica y formadas por los bronquios, bronquiolos y alveolo, y por la pared vascular correspondiente para hacer el intercambio gaseoso. El pulmón derecho es mayor que el izquierdo. El derecho se divide en tres lóbulos. El izquierdo, debido a la presencia del corazón, solo existen dos lóbulos. Los pulmones tiene forma piramidal: la región inferior es la base, y la parte superior es el ápice. El espacio entre los dos pulmones se llama MEDIASTINO, y esta ocupado por el corazón, traquea, porción extratoracica de los bronquios, los vasos sanguíneos y múltiples ganglios linfáticos. El HILIO PULMONAR esta situado en la cara mediastinica de cada pulmón, es por donde entran y salen los vasos pulmonares y los bronquios.
Pleuras
Son un revestimiento epitelial que recubre ambos pulmones y la pared torácica adyacente. Esta formada por una hoja doblada sobre si misma, dando apariencia de dos, en íntimo contacto: -la externa: esta adherida a la cara interna de la pared costal y se llama PLEURA PARIETAL -la interna: se encuentra firmemente pegada a la superficie de los pulmones y se llama PLEURA VISCERAL. Entre las dos pleuras no hay separación, solo hay un liquido seroso para aumentar la adhesión entre las pleuras F 0E 0 ESPACIO INTRAPLEURAL.
-Función -mantener en contacto el pulmón con la caja torácica, de forma que el pulmón se expanda en la inspiración-espiración -permitir que la pleura resbale una sobre la otra facilitando la expansión.
Para aumentar la adhesión pleural, y dado que los pulmones tienen una tendencia natural al colapso, existe una presión negativa de -3mmHg. La entrada de aire en el espacio pleural supone la desaparición de la presión, con el colapso secundario del pulmón. Esta afección se llama NEUMOTORAX y altera de forma importante la mecánica respiratoria.
Vascularización de los pulmones
La principal función de los pulmones es oxigenar la sangre procedente del lado derecho del corazón, que es donde va a para toda la sangre recogida por las venas del organismo. Así pues, del ventrículo derecho del corazón sale del tronco de la arteria pulmonar, que dar lugar a dos arterias pulmonares, una para el pulmón derecho y otra para el izquierdo. Dichas arterias se subdividen progresivamente en arterias lobares, segmentarias, arteriolas y capilares. Dichos capilares envuelven los alvéolos para permitir el intercambio gaseoso. Así el O 2 pasa desde el alveolo a través de la membrana basal hasta el capilar pulmonar. Esta sangre ya oxigenada es recogida por las venulas pulmonares, para dirigirse posteriormente al lado izquierdo del corazón para distribuirla por el resto del cuerpo. A diferencia del resto del organismo las arterias pulmonares transportan sangre NO oxigenada (se comportan como venas), mientras que las venas pulmonares son las que transportan la sangre oxigenada (se comportan como arterias).
Asimismo, los pulmones disponen de otro tipo de circulación, que es la circulación bronquial. Esta circulación aporta sangre oxigenada a las propias estructuras pulmonares (bronquios, bronquiolos no respiratorios, pleuras, alvéolos no funcionantes). Las arterias bronquiales proceden directamente de la aorta descendente, las venas bronquiales drenan a la vena ACIGOS que vierte su sangre en la vena cava superior para ser transportada al ventrículo derecho.
Inervación pulmonar
La respiración tiene un control neurológico ejercido por el SNC. El aparato respiratorio también esta inervado por el SN Simpático (la inervación puede ser neurológica o humoral y favorece la broncodilatación) y SN Parasimpático (mediado por el nervio vago y favorece la broncoconstricción).
Ventilación pulmonar
-inspiración: es la entrada de aire en los pulmones -espiración: es la salida de aire de los pulmones -ciclo respiratorio: es cada uno de los conjuntos de inspiración-espiración -espirometría: medición de los volúmenes pulmonares
Volúmenes y capacidades pulmonares
-volumen corriente o volumen final (VC o VT): es la cantidad de aire que se mueve con un ciclo respiratorio, que oscila según la edad y el peso entre 300-600 ml. -volumen de reserva inspiratorio (VRI): es el volumen de aire que se inspira tras una inspiración no forzada. -volumen de reserva espiratorio (VRE): es el volumen de aire que somos capaces de espirar tras una espiración no forzada. -volumen residual (VR): es el volumen de aire que queda dentro del pulmón tras una espiración forzada. -capacidad pulmonar total (CPT): es la suma de VC+VRI+VRE+VR. Es la cantidad máxima de aire que cabe en los pulmones -capacidad vital (CV): es la suma de VC+VRI+VRE. Es la cantidad máxima de aire que cabe en los pulmones y que somos capaces de movilizar -capacidad inspiratoria (CI): es la suma de VC+VRI. Es el máximo volumen de una inspiración -capacidad espiratoria (CE): es la suma de VC+VRE. Es el máximo de volumen que somos capaces de espirar. -capacidad residual funcional (CRF): es la suma de VRE+VR. Es el volumen de aire que queda en los pulmones después de una espiración no forzada.
A veces para estudiar la función pulmonar se utilizan porcentajes. El porcentaje de volumen residual es el: VR/CPT·100. Su valor normal es inferior al 25%. Este parámetro se ve en enfermedades pulmonares que causan hiperinsuflación pulmonar como el caso del enfisema. Otros estudios pulmonares muy habituales son el volumen espirado del 1º segundo (VEMS) y el índice de Tiffenau, que es el: VEMS/CV·100. Este índice revela la dificultad para expulsar el aire en el 1º segundo y que se ve alrededor en los pacientes con asma o BNCO.
Espacio muerto anatómico (EMA)
Musculatura respiratoria
El principal trabajo de los músculos respiratorios es generar una presión negativa en la vía aérea para vencer la tendencia natural que tienen los pulmones a colapsarse, realizándose la espiración de forma pasiva. Para ello los músculos respiratorios provocan un aumento de tamaño de la caja torácica, ello condiciona que la presión atmosférica en el interior disminuya y ello facilita la entrada de aire. El aumento de la caja torácica se puede realizar de 2 modos: -aumentar la altura, lo cual se consigue bajando el diafragma.
-aumentar el área de la base pulmonar elevando las costillas. El movimiento que efectúan las costillas hacia arriba y la ligera rotación que se produce gracias a la inserción de los músculo respiratorios en su unión a las vertrebras, son los que generan el aumento de la superficie hábil de las bases pulmonares.
En una inspiración el mecanismo que favorece la salida del aire hacia el exterior es pasivo, únicamente se produce una contracción de la musculatura respiratoria al forzar la espiración, ello conduce a una reducción del área de la base y con ello la salida del aire hacia el exterior y además el diafragma sube reduciendo la altura de los pulmones.
F 0 E 0Músculos de la inspiración -el principal músculo inspiratorio es el diafragma, este es un músculo aplanado situado en forma de cúpula situado entre el tórax y el abdomen. Al inspirar desciende y al espirar asciende. -los músculos intercostales externos provocan una rotación y elevación de las costillas lo que favorece la inspiración. -los músculos escálenos, esternocleidomastoideo y pectorales son músculos inspiratorios secundarios.
F 0 E 0Músculos de la espiración -el diafragma con su ascenso favorece la salida del aire. Es el principal músculo espiratorio. -los músculos intercostales internos, provocan antirotacióon y descenso de las costillas y con ello favorecen la espiración. -los músculos espiratorios secundarios son el cuadrado lumbar, abdominales anteriores y sacroespinal.
Regulación de la espiración
La respiración es un proceso automático. A nivel neurológico el centro respiratorio bulbar es el que ejerce el control de la respiración. A este nivel hay neuronas inspiratorias y neuronas espiratorias para ejercer el fenómeno del ciclo respiratorio. Un ciclo respiratorio consta de una parte de inspiratorio de unos 2 segundos y una parte espiratoria de 3 segundos. En función de las necesidades del organismo se puede variar la FR y la amplitud de la contracción muscular.
-regulación neurológica: esta controlada por el reflejo de HERING-BREVER, y consiste de que la distensión del parénquima pulmonar provoca la inhibición de la inspiración. -regulación humoral: la existencia de quimiorreceptores permite una regulación más fina. Los quimiorreceptores están situados en el GLOMUS carotideo y el arco aortico. Estos receptores están conectados al centro respiratorio del bulbo mediante el nervio glosofaríngeo. Son capaces de detectar un aumento en los niveles de PaCO (^) 2, descenso del O 2 o aumento de H +^ (descenso del pH). En función de los valores que se detectan se producen cambios en la frecuencia y amplitud respiratorias.
Difusión pulmonar de los gases respiratorios
F 0 E 0Composición del aire ambiente:
-21% O 2
F 0 E 0Presión parcial de un gas La presión del aire es de una atmósfera. Cada uno de los integrantes del aire tiene una presión parcial que se calcula multiplicando 760 mmHg por el % de ese gas en el aire.
Diferencia entre aire atmosférico y aire alveolar
-existe un espacio muerto anatómicamente que contamina con aire pobre en O 2 y rico en CO 2 el aire inspirado.
-existe una extracción constante de oxigeno del aire alveolar y una adición de CO (^2) hacia el aire alveolar. -el aire atmosférico es seco y requiere humidificarse en las vías respiratorias, por lo que el aire alveolar es rico en vapor de agua.
Aire atmosférico Aire alveolar N 2 78,6%=597 mmHg 74,9%=569 mmHg O 2 20,8%=159 mmHg 13,6%=104 mmHg CO 2 0,004%= 0,3 mmHg 5,3%=40 mmHg H 2 O 0,5%= 3,7 mmHg 6,2%=47 mmHg Total 760 mmHg 760 mmHg
Membrana respiratoria o alveolo-capilar
F 0 E 0Estructura La membrana respiratoria es la estructura que separa el aire alveolar de la sangre. Dicha membrana esta compuesta de:
-sustancias tensoactivas llamadas SURFACTANTES PULMONARES. -capa de liquido que recubre el alveolo. -célula epitelial alveolar (neumocito tipo I) con sus dos membranas y citoplasma. -espacio intersticial. -membrana basal-capilar. -célula endotelial –capilar, con sus dos membranas y citoplasma.
Los gases son capaces de atravesar dicha membrana por DIFUSIÖN PASIVA, es decir, a través de un gradiente de mayor a menor concentración. Aquí es donde influye el coeficiente de solubilidad y el gradiente de presión entre alveolo y sangre. La sangre procedente de las venas llega con una escasa cantidad de O 2 (40 mmHg), lo cual genera un gradiente de unos 60 mmHg desde el alveolo hacia el capilar pulmonar,
favoreciendo la entrada de O 2 en la sangre capilar. A la salida del alveolo la sangre capilar contiene 100 mmHG de O (^) 2. De forma similar el CO 2 que llega por el capilar pulmonar tiene un valor aproximado de 46 mmHg, lo cual favorece un gradiente de 6 mmHg desde el capilar pulmonar hacia el alveolo siendo expulsado por la espiración. La gran solubilidad del CO 2 hace que a pesar que el gradiente de presión es inferior al del O2, el CO 2 se elimina sin problema. La presión del CO 2 de los capilares pulmonares a nivel de la salida del alveolo es de unos 40 mmHg.
Factores que afectan a la difusión gaseosa a través de la membrana respiratoria
1- aumento del espesor de la membrana respiratoria. Aquí se incluyen todas aquellas situaciones que favorecen el edema. A mayor espesor mayor dificultad para que los gases difundan libremente. 2- disminución de la superficie de la membrana respiratoria. Aquí se deben incluir aquellas enfermedades que disminuyen el número de alvéolos disponibles. 3- disminución del gradiente de presión. Aquí se incluyen aquellas enfermedades que reducen la cantidad de O 2 que llega a los alvéolos.
Agente tensoactivo pulmonar o surfactante pulmonar
Los alvéolos están recubiertos por una fina película de fosfolipidos, que mantiene abiertos los alvéolos como si fueran globos. La perdida de esta sustancia obliga a aumentar el trabajo respiratorio. La acción del surfactante pulmonar se basa en la ley de LAPLACE, que dice que la presión para mantener un alveolo abierto debe ser mayor cuanto menor es su radio. El surfactante disminuye la presión necesaria para mantener abierto el alveolo. Tensión= presión · radio Presión= tensión / radio
Transporte de los gases respiratorios
F 0 E 0Transporte del O^2
-3% va disuelto en el plasma -97% va unido a la hemoglobina de los hematíes
- la hemoglobina (Hb) se une mediante sus cuatro grupos prostéticos con Fe al O 2 y forma OXIHEMOGLOBINA. Dicha unión es muy estable mientras la presión parcial del O 2 es alta, pero se desprende de él cuando la presión parcial del O 2 es baja.
- la curva de disociación de la Hb muestra como la hemoglobina se un fuertemente al O (^2) en el pulmón (donde la presión del O 2 es de 100 mmHg y la saturación de la Hb es del
