Fisiología II Unidad 4 Difusion Intercambio y Regulacion de la Respira

Unidad 4 APARATO RESPIRATORIO : 

Unidad 4 APARATO RESPIRATORIO Coeficientes de Difusión y Solubilidad Intercambio de gases respiratorios Centros respiratorios. Su regulación

INTERCAMBIO GASEOSO EN EL PULMÓN : 

INTERCAMBIO GASEOSO EN EL PULMÓN CIRCULACIÓN PULMONAR. MEMBRANA Capas de la membrana respiratoria (de interna a externa): CIRCULACIÓN PULMONAR: esta constituida por la rama vascular del pulmón en donde se produce el intercambio de gases (ventrículo derecho, arteria pulmonar, capilares-intercambio gaseoso- vena pulmonar y aurícula derecha)  Los alveolos están rodeados por capilares, formando una red. El punto de contacto es lo que llamamos MEMBRANA RESPIRATORIA. Ésta tiene una distancia corta y un espesor de 1 micra, con una superficie total de 70m2. Fina película de líquido que contiene surfactante Epitelio alveolar Espacio intersticial Membrana basal del capilar Endotelio capilar Sangre capilar

PROCESO GENERAL DE DIFUSIÓN DE LOS GASES : 

PROCESO GENERAL DE DIFUSIÓN DE LOS GASES DIFUSIÓN: es un fenómeno físico, por el que una sustancia disuelta es capaz de atravesar una membrana que separa dos disoluciones. La difusión de las moléculas disueltas, en este caso el O2 o el CO2, se produce de la disolución que tenga mayor concentración (hipertónica) hacia la de menor (hipotónica) y cesa cuando se alcanza el equilibrio (isotónica). La presión de gas es una fuerza que impulsa a moverse y salir del que lo rodea, siempre pasan las moléculas del lugar donde hay mayor presión a donde hay menor presión. La zona se conoce como difusión y no gasta energía. El proceso de difusión utiliza la totalidad de la superficie de la membrana respiratoria. Factores e los que depende la magnitud de la difusión de un gas: ESPESOR DE LA MEMBRANA: La rapidez de difusión a través de la membrana, será inversamente proporcional al espesor de la misma. SUPERFICIE DE LA MEMBRANA: disminuida en el enfisema, donde la ruptura de tabiques alveolares condicionan bulas que se comportan como grandes cavidades mucho más amplia que los alvéolos, pero con reducción del área de membrana. COEFICIENTE DE DIFUSION DEL GAS: para la transferencia de cada gas depende de la solubilidad de cada uno de ellos y de su peso molecular. CO2 es 20 veces más di fusible que el O2 y este 2 veces más rápido que el N2. GRADIENTE DE PRESIONES ENTRE LOS GASES EXISTENTES A AMBOS LADOS DE LA MEMBRANA: Los gases siempre se trasladarán de la zona de mayor presión a la de menor presión.

Relación entre la ventilación pulmonar y perfusión del capilar pulmonar : 

Relación entre la ventilación pulmonar y perfusión del capilar pulmonar El aumento de la ventilación o el aumento de la perfusión del capilar pulmonar, aumentan el intercambio de gases Un corto circuito fisiológico es cuando sangre desoxigenada regresa de los pulmones

TRANSPORTE DE GASES : 

TRANSPORTE DE GASES TRANSPORTE DE OXIGENO: En la sangre, el oxígeno en su mayor parte va unido a la Hemoglobina (porción hem) en forma de oxihemoglobina  y una parte mínima va disuelto en el plasma sanguíneo.. para que el oxígeno llegue en cantidad suficiente a los tejidos, se tienen que dar tres condiciones indispensables: Normal funcionamiento pulmonar Cantidad normal de hemoglobina en la sangre Normal funcionamiento del corazón y circulación vascular TRANSPORTE DE CO2:  En condiciones de reposo normal se transportan de los tejidos a los pulmones con cada 100 ml de sangre 4 ml de CO2. se transporta en la sangre de 3 formas: Disuelto en el plasma. En forma de Carbaminohemoglobina. Como bicarbonato. Véase animación en: http://cuceifisiologiaiivideos.blogspot.com/2011/04/composicion-del-aire-en-la-respiracion.html

Gradientes de Difusión de O2 y CO2 : 

Gradientes de Difusión de O2 y CO2 Oxigeno Se mueve del alveolo a la sangre. La sangre esta casi completamente saturada de O2 cuando deja el capilar pulmonar P02 en sangre disminuye por mezcla con sangre desoxigenada El Oxigeno se mueve del capilar tisular hacia los tejidos Dióxido de carbono Se mueve de los tejidos hacia el capilar tisular Se mueve de los capilares pulmonares hacia el alveolo

Hemoglobina y Transporte de Oxígeno : 

Hemoglobina y Transporte de Oxígeno El Oxigeno es transportado por la hemoglobina (98.5%) y disuelto en el plasma (1.5%) La curva de disociación Hb-O2 muestra que la oHb esta casi completamente saturada cuando la P02 es de 80 mm Hg ó mayor. A presiones parciales menores, la Hb libera oxígeno. Curva de disociación de la Hb-O2 en reposo

Hemoglobina y Transporte de Oxígeno : 

Hemoglobina y Transporte de Oxígeno Una desviación de la curva hacia la izquierda secundario a un aumento del ph, una disminución de CO2, o una disminución de temperatura resulta en un aumento de la afinidad de la Hb para retener oxígeno. Una desviación de la curva hacia la derecha secundario a una disminución del ph, un aumento del CO2, ó un aumento en la temperatura resulta en una disminución de la afinidad de la Hb para retener el oxígeno. Desviación de la Curva

Hemoglobina y Transporte de Oxígeno : 

Hemoglobina y Transporte de Oxígeno El 2.3-difosfoglicerato aumenta la capacidad de la Hb para liberar oxígeno a nivel tisular La hemoglobina fetal tiene una mayor afinidad por el oxígeno que la hemoglobina A maternal

Efecto Bohr: Desviación de la Curva de Disociación de Hb-O2 con el pH : 

Efecto Bohr: Desviación de la Curva de Disociación de Hb-O2 con el pH

Efectos de la Temperatura : : 

Efectos de la Temperatura :

Transporte del Dióxido de Carbono : 

Transporte del Dióxido de Carbono El CO2 es transportado como HCO3¯ (70%), en combinación con las proteínas de la sangre (23%), y en solución en el plasma (7%). La Hb que liberó el O2 en el capilar tisular, se une más rápidamente al CO2 que la Hb-O2 (efecto Haldane) En los capilares tisulares, el CO2 se combina con el agua dentro del eritrocito para formar H2CO3 el cual se disocia para formar HCO3¯ y H*

Transporte del Dióxido de Carbono : 

Transporte del Dióxido de Carbono En los capilares pulmonares, el ión bicarbonato y el ión hidrogenión se mueven dentro de los G.R. y el ión cloro. El HCO3¯ se combina con el H+ para formar ácido carbónico (H2CO3). El H2CO3 es convertido a CO2 + H2O. El CO2 difunde fuera del glóbulo rojo. El aumento del CO2 plasmático disminuye el ph sanguineo. El sistema respiratorio regula el pH sanguineo regulando los niveles plasmaticos del CO2.

REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN : 

REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN El sistema nervioso ajusta el ritmo de ventilación alveolar casi exactamente a las necesidades del cuerpo, de manera que la presión sanguínea de oxígeno (PO2) y la de dióxido de carbono (PCO2) difícilmente se modifica durante un ejercicio intenso o en situaciones de alarma respiratoria, estos mecanismos de regulación son el NERVIOSO (CENTRO RESPIRATORIO) y  el QUIMICO. Véase animación en: http://cuceifisiologiaiivideos.blogspot.com/2011/04/centros-respiratorios.html

CENTRO RESPIRATORIO : 

CENTRO RESPIRATORIO Compuesto por varios grupos muy dispersos de neuronas localizadas de manera bilateral en el bulbo raquídeo y la protuberancia anular. Se divide en 3 acúmulos principales de neuronas: GRUPO RESPIRATORIO DORSAL:  Localizado en la porción dorsal del bulbo, que produce principalmente la inspiración (función fundamental). GRUPO RESPIRATORIO VENTRAL: Localizado en la porción rectolateral del bulbo, que puede producir espiración o inspiración según las neuronas del grupo que estimulen. CENTRO NEUMOTAXICO: Localizado en ubicación dorsal en la parte superior de protuberancia, que ayuda a regular tanto la frecuencia como el patrón de la respiración.

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En los pulmones existen receptores que perciben la distensión y la compresión; algunos se hayan localizados en la pleura visceral, otros en los bronquios, bronquiolos e incluso en los alvéolos. Cuando los pulmones se distienden los receptores transmiten impulsos hacia los nervios vagos y desde éstos hasta el centro respiratorio, donde inhiben la respiración. Este reflejo se denomina reflejo de HERING - BREUER y también incrementa la frecuencia respiratoria a causa de la reducción del período de la inspiración, como ocurre con las señales del centro neumotáxico. Sin embargo este reflejo no suele activarse probablemente hasta que el volumen se vuelve mayor de 1.5 litros aproximadamente. Así pues, parece ser más bien un mecanismo protector para prevenir el hinchamiento pulmonar excesivo en vez de un ingrediente importante de la regulación normal de la ventilación.

Ventilación Rítmica : 

Ventilación Rítmica Inicio de la inspiración Las neuronas del Centro Respiratorio Bulbar están activas continuamente El centro recibe estimulación de receptores y estimulación de partes de la corteza concernientes con movimiento respiratorio voluntario y emociones Las aferencias combinadas de todos estos centros producen potenciales de acción que estimulan a los músculos respiratorios Aumentando la inspiración Mas y mas neuronas son activadas Deteniendo la inspiración Las Neuronas que excitan también son responsables de inhibir la inspiración y recibir aferencias del centro pontino y los receptores de estiramiento en el pulmón. Al activarse las neuronas inhibitorias y relajarse los músculos respiratorios, resulta en la espiración.

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INHALACIÓN EXHALACIÓN Músculos Inspiratorios se contraen Músculos Espiratorios se relajan Ocurre la Inspiración GRD y centro inspiratorio del GRV se inhibe Centro espiratorio de GRV se activa Músculos Inspiratorios se relajan Músculos Espiratorios se contraen GRD y centro inspiratorio del GRV se activa Centro espiratorio de GRV se inhibe Ocurre la expiración activa RESPIRACIÓN FORZADA

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INHALACIÓN (2 segundos) EXHALACIÓN (3 segundos) Músculos Inspiratorios se contraen Ocurre la Inspiración Grupo Respiratorio Dorsal se inhibe Músculos Inspiratorios se relajan Grupo Respiratorio Dorsal se activa Ocurre la expiración pasiva RESPIRACIÓN CALMADA

Regulación de la frecuencia respiratoria: : 

Regulación de la frecuencia respiratoria: Los centros neumotáxico y apnéustico actúan sobre el centro de la ritmicidad respiratoria del bulbo raquídeo (grupos respiratorios dorsal y ventral), modificando el tiempo para la inspiración respiratoria.

Modificación de la Ventilación : 

Modificación de la Ventilación Sistema Cerebral y Límbico La respiración puede ser controlada voluntariamente y modificada por las emociones Control Químico El CO2 es el mayor regulador Aumento o disminución en el pH puede estimular áreas con quimioreceptores, causando una mayor frecuencia y profundidad de la respiración Cuando disminuyen los niveles normales de O2 en sangre a 50% o mas aumentan la frecuencia y profundidad de la respiración

Control químico : 

Control químico Área quimiosensible del centro respiratorio Sistema de control de la actividad respiratoria por los quimiorreceptores periféricos Se cree que ninguna de las zonas del centro respiratorio (dorsal, ventral y centro neumotáxico) resulta directamente afectada por las variaciones e la concentración sanguínea de dióxido de carbono o de hidrogeniones. Por el contrario, existe una zona más de neuronas, una zona quimiosensible, situada por debajo de la superficie ventral del bulbo. Esta zona es extremadamente sensible a variaciones de Pco2 ó de hidrogeniones sanguíneos, y a su vez excita las otras porciones del centro respiratorio. Existen unos receptores químicos nerviosos especiales, denominados quimiorreceptores, que son particularmente importantes para detectar variaciones en el oxígeno sanguíneo, aunque también responden a variaciones de las concentraciones de dióxido de carbono y de hidrogeniones. Estos receptores transmiten su señal al centro respiratorio del encéfalo para ayudar a regular la actividad respiratoria. Se encuentran en los cuerpos carotideos y en los cuerpos aórticos, por tanto, siempre están expuestos a sangre arterial y no venosa.

Modificando la Respiración : 

Modificando la Respiración

Regulación del pH y gases sanguineos : 

Regulación del pH y gases sanguineos

Reflejo de Herring-Breuer : 

Reflejo de Herring-Breuer Limita el grado de inspiración y previene la sobreinflación de los pulmones Infantes El reflejo juega un papel el la regulación del ritmo básico de respiración y previene la sobreinflación del pulmón Adultos El reflejo es importante solo cuando aumenta el volumen tidal en el ejercicio o trabajo

Ventilación en el Ejercicio : 

Ventilación en el Ejercicio La Ventilación aumenta abruptamente: Al iniciar el ejercicio El movimiento de las extremidades tiene una gran influencia El componente aprendido del ejercicio La ventilación aumenta gradualmente: Luego de un aumento inmediato o abrupto, ocurre un aumento gradual (4-6 minutos) El umbral anaerobio es el mas alto nivel de ejercicio a que se puede llegar sin causar cambios significativos en el pH sanguíneo Si se excede dicho umbral, se acumulará el ácido láctico producido por los músculos esqueléticos