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• Malhi Mariana Rios Huarcaya

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Sistema respiratorio. Generalidades del sistema respiratorio

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APARATO RESPIRATORIO

1. SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LA RESPIRACIÓN La energía como capacidad de efectuar trabajo requerida por los seres vivos (plantas y animales) es obtenida a partir de la oxidación biológica (transferir hidrogeno o su electrón desde dadores hasta aceptores de él) Al hablar de respiración y su relación con la vida, debemos referirnos a los procesos a través de los cuales los seres vivos utilizan el oxígeno, convierten la energía de los nutrientes en otras de valor biológico como el ATP, producir como residuo CO 2. Esto exige del animal o vegetal la existencia en su organismo de mecanismos (simples o complejos) de obtención de oxígeno y eliminación de CO2. El paramecio, la hidra y otros seres acuáticos presentan un sistema simplificado: el oxígeno disuelto en el agua difunde hacia el interior de ellos y, en sentido opuesto, viaja el CO2 (respiración directa). Otros, en cambio (reptiles, crustáceos, aves, mamíferos) desarrollan sistemas más sofisticados, constituidos de tejidos y destinados a esta función, los que se relacionan íntimamente con un flujo sanguíneo el cual conduce el oxígeno hasta las células y lo cambia por CO 2 (respiración indirecta).en ella distinguimos: la respiración externa, paso de gases del exterior a la sangre circulante teniendo un intermediario (pulmón) y respiración interna o tisular, que es el intercambio de gases entre la sangre y las células. En los vertebrados, con excepción de los peces, el pulmón es el encargado del intercambio de gases entre el organismo y el ambiente, y la Hb (hemoglobina) es la responsable del transportar esos gases hacia las células o hasta los pulmones. El proceso respiratorio comprende 3 etapas: a) Ventilación pulmonar: que es la entrada y salida de aire desde y hacia los pulmones.

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b) Intercambio de gases, que es el intercambio de gases entre los pulmones y la sangre, y la sangre y el interior de las células c) Respiración celular, el proceso de utilización del oxígeno para la degradación de los nutrientes y de producción del dióxido de carbono en la célula de manera que proporcione la energía necesaria para mantener las funciones vitales del organismo. 2. SISTEMA RESPIRATORIO El Sistema Respiratorio es el sistema de nuestro

cuerpo

que

lleva

el

aire

(oxígeno) que respiramos hacia nuestro interior para hacer posible el crecimiento y

la

actividad.

Es

un

proceso

involuntario y automático, en que se extrae el oxígeno del aire inspirado y se expulsan los gases de desecho con el aire espirado. El sistema respiratorio se divide en dos sectores:

 Las vías respiratorias altas o superiores- la nariz, la boca (que también forma parte del sistema gastrointestinal) y la faringe.  Las vías respiratorias bajas o inferiores- la laringe, la tráquea, los bronquios y los pulmones los cuales son los órganos propios del aparato respiratorio. El Sistema Respiratorio es el sistema de nuestro cuerpo que lleva el aire (oxígeno) que respiramos hacia nuestro interior para hacer posible el crecimiento y la actividad. Es un proceso involuntario y automático, en que se extrae el oxígeno del aire inspirado y se expulsan los gases de desecho con el aire espirado.

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2.1.

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La ventilación pulmonar:

El aire que entra y sale de los pulmones atraviesa las vías respiratorias superiores y el aparato bronco pulmonar para alcanzar las o alvéolos ubicadas en los extremos de los bronquiolos, rodeados de capilares sanguíneos, donde se realiza el intercambio gaseoso.

3. LAS CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES  Nariz o cavidad nasal: Constituye una vía de paso del aire y colaboran, además, en el calentamiento, humedecimiento y limpieza del gas. La cavidad nasal está divida por un tabique central en dos fosas nasales y presenta varias proyecciones llamadas cornetes que aumentan su superficie. Está tapizada internamente por una membrana mucosa, muy irrigada de vasos sanguíneos. Esta vascularización es mayor en la parte anterior de la mucosa (pituitaria roja), cuya función es entibiar el aire que ingresa a las fosas nasales. y menor en la posterior, en la que abundan terminaciones nerviosas, que es de color amarillo (pituitaria amarilla), se perciben los olores. La mucosa nasal es la superficie interna de la nariz; un tejido epitelial de revestimiento de glándulas productoras de mucus que detienen el polvo y los agentes extraños.

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La región interna de la nariz se une a los senos paranasales; unas cavidades óseas llenas de aire. Estas cavidades actúan como caja de resonancia en la función de hablar.

Las fosas nasales se comunican con el exterior por los orificios nasales y con el interior, por otros orificios llamados coanas.

 Faringe: Conducto que mide 13 cm. de longitud. Se comunica con fosas nasales a través de las coanas. La faringe se divide en tres porciones: nasofaringe, bucofaringe Laringofaringe. Tubo de paredes con fibras musculares, conectado con la porción posterior de las fosas nasales y situado en forma paralela a las vértebras cervicales. En ella se entrecruzan las vías digestivas y respiratorias, las cuales se separan por la acción de la epiglotis, especie de válvula que funciona en forma refleja. También está conectado con le oído a través de la Trompa de Eustaquio.

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 Laringe o caja de la voz: Está formada de anillos cartilaginosos, músculos y tejido fibroso. Une la faringe con la tráquea y contiene las cuerdas vocales (repliegues de epitelio que vibran al pasar el aire por ellos)  Tráquea: Tubo que mide alrededor de 12 cm. de largo por unos 2,5 cm. de diámetro, ubicado delante del esófago y constituido por anillos cartilaginosos que permiten su abertura permanente, especialmente durante la inspiración, cuando la presión del aire dentro de la tráquea es menor a la atmosférica (lo que ocasión su cierre). Posee cierta elasticidad, facilitando su adaptación a los cambios de postura y a la presión ejercida por los alimentos durante la deglución. Internamente está revestido de mucosa que filtra el aire y mantiene la humedad de éste.

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 Bronquios:

Son

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dos

ramificaciones de la tráquea a nivel de la primera costilla, cada una de las cuales se dirige a un pulmón, penetrándolos por la zona central del hilio. En el interior de los pulmones, de cada bronquio se subdivide en bronquíolos conductos

y

éstos

más

en

finos,

hasta

constituir los alvéolos, sacos de 0,2 mm. de diámetro. De paredes delgadas, formados de células epiteliales planas y rodeadas de capilares y tejido conectivo elástico. Los pulmones contienen aproximadamente 300 millones de alvéolos, que desplegados ocuparían una superficie de 93 metros cuadrados aproximadamente, unas 40 veces la extensión de la piel. Es a través de las paredes de los sacos alveolares que las moléculas de O2 y CO2 difunden desde los pulmones al flujo sanguíneo y viceversa.

 Pulmones: Son dos masas de forma piramidal formados por tejido

esponjoso

situados

en

la

torácica,

limitados

elástico, cavidad por

la

columna vertebral, las costilla s, el esternón y el diafragma: El peso de ambos pulmones es,

aproximadamente,

1200

gramos: el pulmón izquierdo es de

menor

tamaño

que

le

derecho. El primero está formado de dos lóbulos (presenta una escotadura que alberga al corazón); el segundo posee tres lóbulos. Cada pulmón está envuelto por una membrana serosa doble llamada pleura. La parte de la membrana en contacto con los pulmones es la pleura visceral y la aplicada a cavidad torácica, pleura

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parietal. El espacio que queda entre ambas pleuras se denominada cavidad pleural y posee un líquido lubricante y purificador (contiene glóbulos blancos y macrófagos) secretado por las pleuras. Al inflamarse estas membranas, provoca el aumento del a cantidad de líquido y dolor al respirar: es la enfermedad conocida como pleuresía o pleuritis. Cada lóbulo pulmonar recibe una rama de los bronquios acompañada de una rama de la arteria pulmonar. Están formados de numeroso lobulillos (unidad estructural del pulmón, de forma piramidal con la base dirigida a la cara externa del pulmón y el vértice, hacia el hilio de éste) Como anexo de este aparato se considera al diafragma. Es una hoja muscular en forma de bóveda que separa el tórax del abdomen. Está inervado por los nervios frenéticos que nacen del tercer, cuarto y quinto pares de ostillas cervicales. Es el principal músculo respiratorio. 4. MECÁNICA RESPIRATORIA La ventilación pulmonar (entrada y salida de aire de los pulmones) se consigue a través de dos movimientos: el de inspiración (entrada de aire) y espiración (salida del aire). Todo esto es posible debido la hermetismo de la caja torácica y a la presencia de determinados músculos. La inspiración se consigue la aumentar el volumen

de

la

cavidad

torácica

por

contracción de los músculos intercostales (que

determinan

el

arrastre

de

las

terminaciones anteriores de las costillas hacia fuera y arriba) y el diafragma, que se aplana. El aumento de volumen determina descenso de presión en los pulmones con respecto

al

a

presión

atmosférica,

posibilitando la entrada del aire a las vías respiratorias. En la espiración, se relajan los músculos intercostales, las costillas vuelven a su lugar y el diafragma recupera su forma determinado la disminución de volumen de la cavidad torácica, la contracción de los pulmones, el aumento de la presión y al expulsión del aire.

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La cantidad de aire respirado se estima e una cifra cercana a 500 ml. la que se combina con la reserva de 2,5 litros existente en los pulmones. Se denomina capacidad vital a la totalidad de aire que puede entrar o salir de los pulmones. COMPOSICIÓN DEL AIRE ATMOSFÉRICO Y EL AIRE ALVEOLAR EN PORCENTAJE

Aire atmosférico

Aire alveolar

Nitrógeno

79,0

75,3

Oxígeno

20,96

13,2

Anhídrido Carbónico

0,04

5,3

Vapor de agua

Variable

6,2

5. VOLÚMENES PULMONARES Cuando una persona respira, ingresa a su organismo cierta cantidad o volumen de aire. Se ha calculado que en reposo se inspiran y espiran unos 500ml de aire, el llamado volumen de ventilación pulmonar. De los 500ml de aire que ingresa a las vías respiratorias. Sólo el 70% (350ml) llega hasta los alvéolos pulmonares para ser utilizado. La cantidad de aire que queda sin utilizar recibe el nombre de volumen de aire muerto que ocupa espacio en los qe no se hace intercambio gaseoso. Si una persona, al final de una espiración normal, realiza una inspiración profunda, introducirá a sus pulmones entre 1500ml y 2000ml más de aire. Este volumen se llama volumen de reserva inspiratoria. Los pulmones nunca se vacían totalmente de aire, ni siquiera en la espiración más esforzada. Siempre permanecerá cierto volumen de aire, que corresponde al volumen de reserva espiratoria, cuyo valor es alrededor de los 1200ml. Aun así, todavía permanece aire en los alvéolos debido a que la diferencia de presiones los mantiene levemente hinchados. Este corresponde al volumen residual y tiene un valor aproximado de 1200ml. La capacidad de mantener cierto volumen de aire residual se debe a que la presión intrapleural normal es más baja que la presión atmosférica. Es así que cuando la presión intrapleural normal sufre variaciones puede ocurrir un colapso total o parcial del pulmón o atelactasia pulmonar.

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La totalidad del aire que un individuo inspira durante un minuto se llama volumen de respiración por minuto, y se calcula multiplicando el volumen de ventilación pulmonar por la frecuencia respiratoria normal por minuto. La frecuencia respiratoria de una persona adulta sana y en reposo es de aproximadamente 12 respiraciones por minuto. Ventilación pulmonar x frecuencia respiratoria= volumen de respiración por minuto 500ml

x

12 respiraciones/min = 6000 ml/min

Para cada individuo adulto normal, el volumen de respiración por minuto es de 6000ml/min 6. ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL Tiene la función de intercambio de gases con la sangre, va a aportar oxígeno desde el alveolo a la sangre y va a eliminar de la sangre hacia el exterior, el CO2 procedente del metabolismo celular El aparato respiratorio se compone de: 

Una zona conductora del aire: transporta el aire hacia todos los alvéolos



o

Fosas nasales

o

Boca

o

Faringe

o

Laringe

o

Tráquea

o

Bronquios

o

Bronquiolos

Una zona intercambiadora: donde se produce el intercambio de gases o

Bronquios terminales

o

Alvéolos

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 ALVEOLOS: tiñen forma redondeada y se agrupan en racimos. Si los pusiéramos todos sobre un plano, la superficie que ocuparían sería aproximadamente de 130m2. Si hiciéramos un corte al alveolo, podríamos observar a microscopia electrónica: 

Éste está rodeado de capilares



Posee forma redondeada y en su parte terminal tiene forma arracimada.



En el tejido endotelial existe la presencia de neumocitos, sulfactante,

encargados importante

de

para

producir

el

mantener

el

alveolo abierto. Son células epiteliales de tipo II 

En el tejido intersticial hay células fagocitarias entro los alveolos, que constituyen el sistema defensivo del pulmón (macrófagos del sistema defensivo endotelial) son monocitos de la sangre que salieron y se han situado en puntos concretos (fagocitan y eliminan células extrañas)

La ventilación pulmonar se produce mediante la expansión y reducción de los alveolos, en esa continua entrada y salida de aire desde el exterior al interior .

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Dentro del alveolo hay: 

Neumocito I: célula que forma la pared del alveolo



Neumocito II: célula que produce el sulfactante (parte hidrófoba y hidrófila)



Macrófagos alveolares: controlan la puerta de entrada



Capilares: intervienen en el intercambio de gases

7. MECÁNICA RESPIRATORIA Los pulmones están situados dentro de la jaula torácica, por delante del esternón y por detrás de la columna; rodeando a la caja torácica tenemos 12 pares de costillas y por debajo está el diafragma. El acto de la respiración se efectúa aumentando y disminuyendo la jaula torácica, los pulmones siguen a la jaula, adaptándose al espacio que tienen. Además tenemos que considerar para estos desplazamientos que, los pulmones están rodados por unas membranas lubricadas llamadas pleuras (visceral y parietal) 

Visceral: pegada a los pulmones (órgano)



Parietal: pegada a la jaula

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Entre ambas tenemos un espacio intrapleural y un líquido que rellena el espacio encargado deque el movimiento entre ambos sea suave. 8. MÚSCULOS DE LA RESPIRACIÓN  INSPIRATORIOS: son los responsables de la respiración tráquila-basal, el músculo más importante es el diafragma y también, pero en menor medida, los músculos intercostales y los músculos del cuello (esternocleidomastoideo). 

Cuando los músculos inspiratorios se contraen, el tamaño de la jaula aumenta en sentido longitudinal (arriba-abajo) contrayendo el diafragma



Cuando actúan los músculos intercostales externos y los del cuello, se elevan las costillas hacia arriba, aumentando el diámetro antero-posterior de la jaula.

En reposo, estos músculos actúan desde el centro respiratorio, enviando la orden 8información vegetativa) hacia esos músculos unas 14 veces/min (frecuencia respiratoria), volumen de aire basal más o menos es de 500 ml (5 litros) de aire, el aire es situación de reposo sale porque los músculos se contraen, saliendo el aire por rebote plástico

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 ESPIRATORIOS: se activan cuando ha una respiración forzada (> volumen de aire), como por ejemplo en situaciones de ejercicio, fiebre, etc. Los músculos espiratorios son: 

Abdominales: si se contaren desplazan el contenido del abdomen, desplazan hacia arriba el diafragma y reducen el diámetro longitudinal del tórax



Intercostales internos: situados entre las costillas y ubicados hacia otra dirección, cuando se contraen bajan aún más las costillas, reduciendo el diámetro antero-posterior (reducen más la caja torácica), con la actuación de estos músculos va a disminuir mucho más la caja torácica. Hay un fuelle mayor entre la red y la ampliación.

9. RESPIRACIÓN ARTIFICIAL La respiración artificial se realiza cuando hay un fallo en los músculos respiratorios, como por ejemplo ocurre en n ahogado en la playa, en un intoxicado por gases o en un electrocutado.

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Un método simple sería la respiración boca-boca o boca-nariz. Se introducirá aire alrededor de 14 veces en un minuto. En casos más complejos hay que mantener la respiración artificial, prolongada; lo que se conoce como pulmón de acero, consiste en un tanque donde se introduce a la persona con la cabeza y pos pies fuera. Produce las diferencias de presión pulmonares que hacen que el aire entre y salga. a) Ventilación pulmonar: La ventilación pulmonar es la renovación continua de aire entre los alveolos y el aire atmosférico, mediante la espiración y la inspiración. Hay un aparato que se conoce cono espirómetro, el cual nos permite medir la entrada y salida de aire a nivel del aparato respiratorio. ESPIROMETRÍA:

volúmenes

y

capacidades pulmonares. La ventilación pulmonar es la renovación continua de aire entre los alveolos mediante la inspiración y espiración

ESPIRÓMETRO:

permite

medir

la

entrada y la salida del aire a nivel del aparato respiratorio. Se mide: 

Los

volúmenes

pulmonares:

suponen una sola medida. La suma de varios volúmenes seria la capacidad pulmonar. La cantidad de aire que podemos almacenar en los pulmones son unos 6 litros 

Volumen corriente: es el volumen de aire que entra y sale de los pulmones en una respiración basal. La cantidad norma de aire es de 500 ml más o menos



Frecuencia respiratoria: es el volumen de aire que entra y que sale de los pulmones en un minuto. Sería el volumen corriente por frecuencia respiratoria (500 x 12 = 6 litros)

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

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Volumen de reserva espiratoria: constipad de aire que podemos espirar después de una espiración basal. El valor normal es de 3000 ml, más o menos



Capacidad inspiratoria: suma del volumen de reserva inspiratorio más el volumen corriente espiratorio



Capacidad espiratoria: suma del volumen de reserva espiratorio + el volumen corriente espiratorio



Volumen residual: cuando espiramos todo lo que podemos, los pulmones no se quedan sin aire, hay un volumen residual, es el volumen de aire que permanece en los pulmones después de una espiración máxima (valor norma sobre 1200 ml). no podemos medirlo por la espirometría, se mide con otras técnicas de dilución de gases.



Capacidad residual funcional: la suma del volumen de reserva espiratorio + el volumen residual. Este aire es el que permite que prosiga el intercambio de gases entre el alveolo y la sangre, incluso entre una y otra respiración



Capacidad vital: todo el aire que podemos introducir y sacar de los pulmones. Es la suma de todo: volumen de reserva + volumen

corriente +

volumen de reserva espiratoria (W = 45000 ml). Un anciano tendrá algo más

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de rigidez en la caja torácica, en el envejecimiento es normal que haya un descenso de la capacidad vital. Es una medida de la capacidad que tiene una persona para inspirar y espirar, nos informa de: o

La fuerza y funcionamiento de los músculos respiratorios

o

Nos da idea de cómo está la elasticidad del pulmón y la elasticidad de la caja torácica

o

Nos da idea de cómo está la mecánica respiratoria.

VEMS: es el volumen espiratorio máximo en el primer segundo de una inspiración. INDICE DE TIFFENAU: relaciona el VEMS con la capacidad vital

I. Tiffenau = VEMS / capacidad vital (se expresa en %)

10. INTERCAMBIO DE GASES EN LOS PULMONES Este ocurre a través de las paredes de los alvéolos y los capilares que los rodean: el O2 pasa por difusión de los primeros a los segundos, y el co2 realiza el movimiento en sentido contrario. La hemoglobina es la encargada de trasportar ambos gases.

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 Transporte de los gases respiratorios. El transporte de los gases respiratorios en el organismo se realiza a través de la sangre gracias a la hemoglobina presente en glóbulos rojos, compuesto formado por hierro y una proteína. La mayor parte del oxígeno se combina con la hemoglobina formando un nuevo compuesto llamado oxihemoglobina, de acuerdo a la siguiente ecuación: Hb +

O2

HbO2

Cuando la hemoglobina se convierte por completo en oxihemoglobina se dice que está saturada. El dióxido de carbono es transportado por diversas formas por la sangre. Alrededor del 7% se encuentra disuelto en el plasma y otro 23% se combina con la hemoglobina formando un compuesto formando un compuesto llamado carbominohemoglobina, de acuerdo a la siguiente ecuaciones: Hb

+

CO2

HbCO2

El 70% restante es transportado por el plasma como iones bicarbonatos. El dióxido de carbono, al combinarse con el agua presente en el plasma, da origen al ácido carbónico, que al mismo tiempo se disocia en el ión hidrógeno o hidrogenión (H +) y el ión bicarbonato (HCO3- ) CO2

+

H2 O

H2CO3

H+ +

HCO3-

 Regulación del a respiración Los músculos que participan en los movimientos respiratorios están regulados por células especiales del bulbo raquídeo y protuberancia (centro respiratorio) que envían impulsos nerviosos al diafragma (nervios frenéticos) y a los músculos intercostales. Se conjetura la existencia de cuatro centros en cada lado: dos bulbares (inspirador, espiratorio) y dos protuberanciales (apnéusico y neumatáxico, de carácter inhibidor). También interviene el nervio vago como inhibidor del centro respiratorio. Existen diversas formas de regulación nerviosa, por ejemplo, el dolor agudo provoca aceleración refleja de la respiración, algunos receptores de la faringe y laringe

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determinan inhibición; el aumento de CO2 en la sangre también estimula, como el que realiza el seno carotídeo, etc. 11. ALGUNAS ENFERMEDADES DEL APARATO RESPIRATORIO  Faringitis: Es la inflamación de a faringe causada por la bacteria estreptococo o por un virus que ha facilitado e ingreso de la bacteria. Se reconoce por un dolor de garganta característico y a dificulta para tragar  Bronquitis: Inflamación de los bronquios. Las partículas de polvo, las bacterias, los virus o gases como los óxidos de azufre, irritan las células que producen el mucus y se inicia la típica ronquera y l expectoración que dificulta respirar bien.  Neumonía: conjunto de infecciones que inflaman el tejido del pulmón, la infección es causada por bacterias o virus. En los pulmones inflamados se reduce el espacio de ventilación por la acumulación de líquido en su interior, haciendo difícil la respiración.  Asma: Se caracteriza por ventilación corta, dificultosa y con tos. El ataque de asma es provocado por una sustancia presente en el aire o en lo alimentos, que causa un estrechamiento rápido del árbol bronquial.

Hay también un

aumento de secreciones de mucus en lo conductos.  Efisema pulmonar: Enfermedad causada por minúsculas lesiones de los sacos alveolares. Como consecuencia, al ventilación pulmonar disminuye gravemente, hay un jadeo que hace difícil respirar ya que el tejido pulmonar pierde su elasticidad.