FISIOLOGÍA RESPIRATORIA UCN 2020

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O2
CO2
Fisiología respiratoria: el asombroso sistema que arranca cuando inspiramos
Se calcula que Phelps quema 748 calorías por hora haciendo natación "vigorosa" estilo libre. 
O2
CO2
La respiración es un proceso automático, 
se puede cuantificar a través de sus dos 
parámetros: 
Frecuencia respiratoria y volumen corriente 
cuyo producto determina la ventilación 
pulmonar minuto 
Ventilación pulmonar minuto = 
(frecuencia respiratoria x volumen corriente)
TRACTO RESPIRATORIO SUPERIOR E INFERIOR
Vía aérea superior o
central: 
nariz, nasofaringe,
orofaringe, laringofaringe 
y laringe; ubicados fuera 
de la caja torácica 
Vía aérea inferior o
periférica: 
tráquea, bronquios, 
bronquíolos, alvéolos y 
parénquima pulmonar, 
ubicados dentro de la 
caja torácica 
 
 Calentamiento del aire: Ya que el proceso 
 de intercambio en la superficie alveolar debe 
 realizarse a Tº corporal para evitar el enfriamiento 
 de la sangre del capilar pulmonar ; para ello la 
 mucosa respiratoria está ricamente irrigada, que 
 le permite calentar y humedecer el aire
 Humidificación del aire: previene el desecamiento
 de la vía aérea y específicamente del espacio 
 alveolar 
 Filtración de partículas: A nivel de las vibrisas 
 nasales se filtran las partículas mayores a 15 um. 
 
 La irregularidad del pasaje nasal (cornetes) y la 
 nasofaringe hace que partículas alrededor de 
 10 um impacten y sedimenten en el mucus que 
 cubre el epitelio nasal 
 Las partículas entre 5-10 um pueden sedimentar en el 
 mucus al pasar por bronquios y bronquíolos. 
 Las partículas por debajo de 5 um llegan al alvéolo como
 aerosol, las que serán fagocitas por macrófagos o 
 drenadas a través del sistema linfático 
Funciones de la nariz
Senos Paranasales 
 
Los procesos alérgicos, inflamatorios o
infecciosos que afectan a la mucosa 
respiratoria nasal afectarán a los senos 
paranasales 
La percusión directa dolorosa en el área 
de los senos frontal o maxilar es uno de 
los signos clínicos de la sinusitis
Los senos paranasales son espacios llenos de aire situados entre los huesos de la cabeza. Se comunican con la cavidad nasal a través de unos pequeños orificios. Producen moco que se drena en la nariz, para mantenerla húmeda y libre de polvo y microbios y ayuda a la resonancia de la voz
Funciones de la faringe
Se extiende de la base del cráneo 
hasta el esófago (12.5 cm.) 
Es un enclave fisiológico como vía común para el sistema respiratorio y digestivo y 
formar parte del sistema de fonación 
En la pared posterior de la nasofaringe 
está la amígdala faringea (adenoides) 
Que cuando crece obstruye el paso del 
Aire y lleva a la respiración bucal que se asocia a patología respiratoria frecuente 
y alteraciones posturales 
epiglotis
tráquea
orofaringe
		Laringe
Se extiende entre la 3°-6° cervical, entre la base de la lengua y la tráquea, a partir de la 
laringe se establece la vía final del sistema respiratorio
Protege a la vía aérea del paso de cuerpos extraños líquidos o sólidos durante la deglución; su obstrucción puede llevar a la muerte
El espacio que queda entre las dos cuerdas 
vocales verdaderas, la glotis, es el punto 
más estrecho de la laringe 
El edema de la mucosa que reviste el espacio de la glotis puede ser letal, por obstrucción y asfixia respiratoria (laringitis aguda)
Es afectada por procesos alérgicos, infecciosos, tumorales que pueden llevar a la afonía total 
Funciones de la traquea
Se extiende desde la laringe a los Bronquios principales, (11 x 2,5 cm.)es la generación cero que da inicio al árbol pulmonar. Su principal función es transportar aire hacia los pulmones. 
Se encuentra compuesta de 15 a 20 cartílagos traqueales, con forma de herradura, abiertos hacia posterior, zona que es cerrada por el músculo traqueal, músculo liso involuntario, inervado por el sistema simpático. 
Los bronquios principales derecho e izquierdo entran en el hilio pulmonar, para continuar intrapulmonarmente, dando origen a numerosas ramificaciones; los bronquios lobulares (secundarios) y los bronquios segmentarios (terciarios). Su función aún radica en la conducción y no el intercambio. 
La dirección de ambos bronquios es laterocaudal, sin embargo, el bronquio derecho es más ancho, más corto y de disposición más vertical que el bronquio fuente izquierdo. 
Cada bronquio principal da origen a bronquios secundarios según el número de lóbulos, es decir, el derecho, da tres y el izquierdo dos. A su vez, cada uno de estos bronquios lobulares da origen a diez bronquios segmentarios al lado derecho, y nueve en el izquierdo. 
Componentes del barrido mucociliar: Capa superior formada por alfombra de moco, cilios inmersos en capa de líquido periciliar y células del epitelio. Se muestran células ciliadas y una célula secretora de moco (célula caliciforme) con gránulos de mucinas en su interior. Luego de ser exocitadas, las mucinas se hidratan, alcanzando volúmenes de hasta 600 veces su tamaño original; atraviesan el líquido periciliar y se unen al moco (Capa verde). Posteriormente, la capa mucosa es barrida fuera del aparato respiratorio. LS = Líquido superficial de la vía aérea.
Las sustancias tóxicas del humo del cigarrillo paraliza el movimiento ciliar y aumenta la producción de mucus, incrementando el riesgo de infecciones, (aparte del riesgo cancerígeno) 
La porción respiratoria, ubicada en el, interior del pulmón, se encuentra constituida por los bronquiolos respiratorios, conductos alveolares, sacos alveolares y alvéolos, estructuras que en conjunto conforman el árbol bronquial. 
Luego del origen de los bronquios hay una serie de bifurcaciones bronquiales que terminan en los bronquiolos respiratorios, los que a su vez presentan proyecciones laterales correspondientes a conductos alveolares. 
Luego, por cada conducto alveolar se encuentran alrededor de 5 -6 sacos alveolares. Estos últimos corresponden a racimos de alvéolos, diminutas cavidades de más o menos 200 micrones , que constituyen la unidad estructural básica de intercambio de gases del pulmón. 
Debido a la presencia de alvéolos en el bronquiolo terminal, desde aquí ya se está implicado en la función de transporte. 
Bronquiolos - alveolos
Zona respiratoria: Alveolos
Saco 
alveolar
Capilares
Bronquiolo
respiratorio
Célula tipo II
Célula tipo I
Capilares
Fibras elásticas
Macrófago
Los neumocitos tipo II son células cuboides más prominentes que los de tipo I. En su citoplasma contienen cuerpos laminares y estos neumocitos son los encargados de sintetizar la sustancia tensoactiva pulmonar que cubre la superficie interna del alvéolo y baja la tensión superficial.
Estratificación 
del árbol bronquial 
Funciones de la caja torácica 
Protege los órganos torácicos y grandes vasos; permite una mecánica respiratoria normal ya que en ella se insertan todos los músculos de la respiración 
Los pulmones están contenidos en la cavidad pleural independiente ; cada pulmón está cubierto externamente porla pleura visceral. La pleura parietal está adosada a las costillas y a la cara superior del diafragma; 
La pleura tiene como función armonizar las fuerzas elásticas y no elásticas torácicas y pulmonares, con el fin de que los movimientos de retracción y expansión del pulmón se realicen en condiciones de gasto energético mínimo.
 
El esófago, tráquea, grandes vasos y corazón están contenidos en el mediastino 
 Anatomía macroscópica del pulmón
El pulmón izquierdo está constituido por dos lóbulos, superior e inferior y debido a la presencia del corazón que interfiere en su espacio, constituye alrededor del 45% del volumen pulmonar total 
El pulmón derecho tiene tres lóbulos: superior, medio e inferior y constituye alrededor del 55%del volumen pulmonar total
Entre las dos pleuras se encuentra el denominado “espacio pleural”, el cual es un espacio virtual ocupado por alrededor de 5 a 15 ml de un ultrafiltrado plasmático en cada lado y que funciona como lubricante para los movimientos pulmonares .Debido a que es permanentemente drenado por el sistema linfático, esto contribuye a mantener la presión negativa de este espacio que es alrededor de – 5 cm H2O (por debajo de la presión atmosférica) 
Espacio pleural, líquido pleural 
Pulmón de no fumador
Pulmón de fumador
Relación entre área de sección transversal y velocidad 
del flujo aéreo; en función de las generaciones de la vía aérea 
La velocidad del flujo aéreo aumenta hasta la 4ª generación bronquial. A partir de la 4ª generación se incrementa progresivamente el área de sección transversal total que a nivel de la zona respiratoria es exponencial, lo que permite que la velocidad caiga y el flujo se haga laminar para un adecuado intercambio gaseoso por difusión 
50 a 100 m2
El pulmón recibe el suministro sanguíneo de:
La arteria pulmonar: que se encarga de 
 llevar la sangre des oxigenada al pulmón
 se ramifica con el árbol pulmonar hasta 
 originar el capilar pulmonar, cada capilar 
 está rodeado de alvéolos (en sándwich) 
Arteria bronquial: es una rama de la aorta y
 lleva la sangre oxigenada para la vía aérea de 
 conducción;, parte de la sangre venosa de la
 circulación bronquial drena directamente a
 las venas pulmonares (con sangre oxigenada)
 y contribuye al shunt fisiológico que hace caer
 la saturación de oxigeno en la sangre arterial 
Otras funciones pulmonares:
Filtro de émbolos (partículas de grasas, coágulos
sanguíneos, burbujas de aire, para evitar que 
lleguen a tejidos donde causarían gran daño 
Endotelio pulmonar convierte angiotensina I
 a angiotensina II, reacción catalizada por la 
 enzima convertidora de angiotensina (ECA) 
VENTILACIÓN PULMONAR Y VENTILACIÓN ALVEOLA R 
Ventilación pulmonar minuto (VT): Volumen total de aire que entra al pulmón cada minuto, se obtiene multiplicando el volumen corriente por la frecuencia respiratoria: (FR x VC)
Espacio Muerto anatómico (VD): Volumen de aire que ocupa las vías aéreas de conducción y que no participa en el intercambio gaseoso (alrededor de 150 ml en cada respiración)
Ventilación Alveolar minuto: Volumen de aire fresco que efectivamente llega al alvéolo cada minuto y se obtiene según la expresión siguiente: 
 FR x [VC - Espacio muerto anatómico]
VENTILACIÓN PULMONAR MINUTO 
	FR X VC = 12 x 500 ml = 6.000 ml/min.
2) VENTILACIÓN ALVEOLAR MINUTO 
FR x [VC - Espacio muerto anatómico]	
 = 12 x (500 – 150) = 4.200 ml/minuto
	Volumen corriente
(ml)	Frecuencia respiratoria
(resp/min.)	Ventilación minuto
(litros/min.)	Ventilación espacio muerto
(litros/min.)	Ventilación alveolar
(litros/min.)	Condición 
	500	12	6000	1800	4.200	A
	1000	6	6000	900	5.100	B
	150
	40	6000	6000	0	C
HIPOVENTILACIÓN / HIPERVENTILACIÓN ALVEOLAR
A: Ventilación alveolar normal
B: Hiperventilación alveolar 
C: Hipoventilación alveolar 
Composición del aire atmosférico
Ley de Dalton
“La presión total ejercida por una mezcla de gases es la suma de las presiones parciales de cada gas por separado”
		La FIO2 es 21%
PO2 =	PB x FIO2 	 = 760 X 0,21 = 159 mmHg
En el aire inspirado 
	 PO2 = ( PB – 47 ) x FIO2 = (760 – 47) X 0,21= 149 mmHg
En el aire 
En el alvéolo 
PO2 = [ ( PB – 47 ) ] x FIO2 - PCO2 = [ (760 – 47) X 0,21 ] – 40 = 100 mmHg
			 -------- ---- 
			 0.8 (CR) 0,8
PRESIONES EN EL PULMÓN
Presión pleural: Es la presión en el espaciopleural, habitualmente menor que la presiónAtmosférica
Presión en la Vía Aérea: Es la presión que 
hay dentro de la vía aérea de conducción, 
que se hace menor que la atmosférica en 
inspiración y mayor durante la espiración 
Presión alveolar: Es la presión que hay 
dentro de los alvéolos y que se hace menor 
que la atmosférica en inspiración y mayor 
durante la espiración 
PRESIONES EN EL PULMÓN
Presión transmural: (Pva - P pl) 
Es el gradiente de presión a través de la 
pared de la vía aérea, de gran importancia 
para mantener la vía aérea abierta en una 
espiración forzada
Presión Transpulmonar: (P alv – P pl) 
Es el gradiente de presión a través de la
pared del pulmón, es siempre positiva e
impide que los pulmones se colapsen en 
espiración y aumenta para que los pulmones 
se expandan en la inspiración 
Es la presión que se encuentra en el espacio entre la pleura parietal y visceral. 
Normalmente es una presión ligeramente negativa, alrededor de -5 cm H20 al final de la espiración y antes del comienzo de la inspiración
Mantiene la apertura alveolar en reposo a nivel de capacidadresidual funcional, que es cuando se logra por el equilibrio entre las fuerzas elásticas de la caja torácica que se expande y el tejido pulmonar que es retrae 
PRESIÓN INTRAPLEURAL
Ciclo respiratorio
https://www.youtube.com/watch?v=pqKFz19h3BY
Inspiración normal: 
Habitualmente basta la contracción y descenso del diafragma para aumentar el diámetro longitudinal y transversal del tórax, provocar el cambio en la presión pleural hacia un valor más negativo que se transmite al espacio alveolar, al caer la presión alveolar por debajo de la presión atmosférica permite la entrada de aire. 
La acción de los intercostales externos horizontalizan y elevan las costillas aumentando el diámetro antero posterior del tórax 
Inspiración 
durante el esfuerzo:
10 cm.
Movimiento en 
asa de balde
	Ventilación x min.
(FR x VC)	Reposo	Ejercicio
	Litros/minuto	6	120 - 200
Durante ejercicio intenso la ventilación pulmonar puede aumentar hasta 
150 – 200 litros por minuto, reclutando toda la musculatura accesoria y consumiendo hasta un 15% del consumo máximo de O2 
Excursión 
diafragmática 
Espiración: En condiciones normales para la espiración basta con la relajación 
del diafragma y la retracción elástica de los pulmones para generar una presión 
positiva en el espacio alveolar
Ejercicio, para la espiración forzada se suma la acción de los intercostales internos 
que deprimen las costillasy reducen el diámetro del tórax y la musculatura abdominal
que aumenta la presión intraabdominal y empujan la base del tórax aumentando 
la presión pleural y alveolar aumentando la salida del aire 
Adaptabilidad Pulmonar
Depende de:
A) DISTENSIBILIDAD o COMPLIANZA:
 
B) ELASTANZA (ELASTICIDAD)
Se refiere al cambio de volumen pulmonar por 
unidad de cambio de presión, es la facilidad con 
que el pulmón puede ser distendido 
La inclinación de la pendiente de la curva presión / volumen refleja la distensibilidad del pulmón; a mayor pendiente mayor distensibilidad
 C = ∆V / ∆P
 C = 0.5 L / 2.5 cm H2O
 C = 0.2 L / cm H2O
En el enfisema de los fumadores crónicos se destruye tejido pulmonar, matriz extracelular, elastina, esto genera mayor compliance; esto implica pulmones fáciles de llenar pero con escaso recobro elástico y debido a la pérdida de la estructura del parénquima, la vía aérea se colapsa con mayor facilidad y deja atrapado mucho aire en el pulmón; estos son pulmones hiperinsuflados, pero difíciles de vaciar. 
En la fibrosis pulmonar, en que ocurren depósitos de tejido fibroso en el intersticio, hace que un pulmón sea más rígido, con baja compliance, difíciles de insuflar. 
COMPLIANCE O DISTENSIBILIDAD PULMONAR 
Propiedades elásticas del pulmon.
 LA ELASTICIDAD PULMONAR DEPENDE:
 ELASTICIDAD TISULAR: 1/3
 TENSION SUPERFICIAL: 2/3 
Las fuerzas elásticas del propio tejido pulmonar: fibras de elastina y colágeno del parénquima pulmonar.
Las fuerzas elásticas causadas por la tensión superficial del líquido que reviste las paredes interiores de los alvéolos y otros espacios aéreos pulmonares. 
Agente tensioactivo o surfactante,
Tensión superficial: En una interface aire-líquido entre las moléculas de H2O de la superficie ocurren fuerzas intermoleculares que las empujan hacia el medio acuoso (estado de menor energía) y fuerzas opuestas entre sí paralelas a la superficie (un estado de mayor energía) denominada tensión superficial, que se opone al “estiramiento de la superficie” 
En una burbuja de aire las fuerzas no balanceadas
del H2O tienden a formar una menor área de superficie, generando tensión en la interface aire-agua; la tensión superficial actúa “como un cinturón” que reduce el volumen de una burbuja de aire, incrementando su presión interna
El balance entre la presión interna para expandir 
y la tensión superficial para colapsar se expresa 
en la ecuación de Laplace
		P = 2T / r 
Mientras más pequeño es el r mayor es la presión que hay que hacer para mantener expandida la burbuja 
En una burbuja de jabón las moléculas de detergente disminuyen la tensión superficial de la película líquida y permite hacer burbujas de mayor tamaño y mayor duración 
En este caso el jabón es un surfactante sintético y mientras más moléculas de detergente hay menor la tensión superficial, mayor es la burbuja que se puede formar (vuela por más tiempo)
Hipotéticamente si la ley de Laplace 
ocurriera en el pulmón, los alvéolos 
más pequeños se vaciarían en los 
más grandes 
Este fenómeno es reducido por dos 
factores: 
1) La interdependencia alveolar desde
 el punto de vista estructural, de tal 
 manera que cada alvéolo está “anclado”
 a las paredes de los vecinos y soporta
 las variaciones de volumen sin colapso, 
 permitiendo la co existencia y estabilidad
 entre alvéolos de distinto tamaño 
2) Al surfactante pulmonar que reduce la 
 tensión superficial 
Ley de LAPLACE
P=2T/r para una esfera con una interfase líquido/gas, como en el alveolo:
 P=presión, T=tensión superficial, y r=radio 
Secretado por células epiteliales
alveolares de tipo II

Los componentes mas importantes
son el fosfolípido dipalmitoilfosfa-
tidilcolina (DPPC), las apoproteinas
y los iones de calcio

DPPC forma superficie hidrófoba
expuesta al aire que tiene una
tensión superficial
1/12
a
1/2
de la
tensión superficial del agua pura
Surfactante pulmonar
Localizado en la superficie alveolar en la interface 
aire-agua, tiene una región hidrofílica fuertemente 
atraída por el agua y una región hidrófoba que se
orienta hacia el aire 
 
 
		agua/aire	Superficie alveolar
sin/ surfactante	Superficie alveolar
con/ surfactante
	Tensión superficial
dinas/cm.	70	50	5 - 30
VENTAJAS FISIOLÓGICAS DEL SURFACTANTE PULMONAR
 Reduce el trabajo muscular para expandir los pulmones
 Disminuye la fuerza de retracción elástica al final de la 
 espiración, previniendo el colapso alveolar
 
 Estabiliza los alvéolos más pequeños, generando una más baja 
 tensión superficial , contribuyendo a la coexistencia alveolar 
El trabajo de respirar
En condiciones normales se usa solo para inspirar ya que la espiración es un proceso pasivo.
Tiene varios componentes:
Trabajo de distensibilidad o trabajo elástico, requerido para expandir los pulmones en contra de las fuerzas elásticas de los pulmones
Trabajo de resistencia tisular, para vencer la viscosidad de los pulmones
Trabajo de resistencia de las vías respiratorias, para vencer la resistencia de las vías respiratorias al flujo del aire.
En los cuadros obstructivos aumenta el trabajo para vencer la resistencia de la vía aérea; en cuadros restrictivos el trabajo para vencer las fuerzas elásticas (baja compliance) que se oponen al inflado del pulmón
(