Fisiología del Sistema Respiratorio: Funciones Esenciales e Intercambio Gaseoso

Sistema Respiratorio

Funciones del Sistema Respiratorio

• Intercambio Gaseoso

  • Obtener O2 del ambiente externo y entregarlo a las células.
  • Remover el CO2 del organismo, generado por el metabolismo celular.

• Sistema de Defensa Pulmonar

  Protección contra microorganismos, polvo, partículas de silicatos y asbesto, gases tóxicos, humo, contaminantes, etc.
• Regulación de la temperatura y humedad del aire.
• Activación de sustancias vasoactivas (ej., angiotensina I a angiotensina II).
• Filtro de trombos (coágulos intravasculares) desde las venas.
• Fonación: movimiento de aire a través de las cuerdas vocales.
• Balance ácido-base: cambios del pH arterial.

Sistema de Activación y Metabolización de Sustancias Vasoactivas

Péptidos

• Angiotensina I: Convertida a angiotensina II por la ECA.
• Angiotensina II: No afectada.
• Bradicinina: Inactivada hasta en un 80%.

Aminas

• Serotonina (-OH-triptamina): Removida casi completamente.
• Noradrenalina: Removida hasta en un 30%.

Metabolitos del Ácido Araquidónico

• Prostaglandina E2 y F2alfa: Removida casi completamente.
• Leucotrienos: Removidos casi completamente.

ECA: Enzima Convertidora de Angiotensina.

Funciones Respiratorias Clave

• Ventilación pulmonar (mecánica respiratoria).
• Difusión de O2 y CO2 entre el alvéolo y la sangre.
• Transporte de O2 y CO2 por la sangre hacia o desde las células.
• Regulación de la ventilación.

Los Gases: Ley de Henry

La Ley de Henry describe la solubilidad de los gases en líquidos: [O2]disuelto = s * PO2 Donde s es la solubilidad de los gases. Para el O2, este valor es de [valor numérico faltante] mM/mmHg a 37ºC.

Representación Esquemática del Intercambio Gaseoso

Sistema convectivo interno con corazón de 4 cámaras y circulaciones pulmonar y sistémica separadas.

Estructura Pulmonar

• Vía aérea conductora (tráquea a bronquiolos terminales).
• Vía aérea respiratoria (bronquiolo respiratorio al alvéolo).
• La difusión de gases ocurre en el alvéolo.
• El volumen pulmonar es 10 veces mayor a la respiración normal (gran reserva).
• La circulación es en serie, por lo tanto, recibe el total del gasto cardíaco (L/min).

Alvéolos

La barrera alvéolo-capilar es extremadamente delgada y tiene un área de entre 50 a 100 m². Existen millones de alvéolos en el pulmón humano, cada uno de aprox. 200-300 µm de diámetro (neumocitos tipo I, II y macrófagos residentes).

Tensión Superficial

Ley de Laplace

p = 2t / r Describe la relación entre la tensión y la presión: una burbuja más pequeña requiere mayor presión para mantenerse inflada.

Fuerzas que Determinan la Presión en el Espacio Pleural

• Expansión torácica.
• Retracción pulmonar.

Ciclo Respiratorio

Generación de una gradiente de presión entre la atmósfera y el alvéolo.

Presión Transmural (Ptm)

Fuerza responsable de distender la vía aérea (diferencia de presión radial a través de la pared de la vía aérea en cualquier parte del árbol traqueobronquial). Ptm = Paw - Pip' (Paw: presión en la vía aérea).

Presión Transpulmonar (Ptp)

Ptm a través de la pared alveolar. Ptp = Pa - Pip (Ptp = -Pip).

Espirometría

Etimológicamente, significa medida del aliento o la respiración.

Distensibilidad Pulmonar

Capacidad pulmonar de cambiar su volumen frente a cambios de presión. Más distensibles, si a pequeños cambios de presión generan grandes cambios de volumen.

Elasticidad Pulmonar

Capacidad de volver a su tamaño o volumen previo (almacena energía).

Espacio Muerto

No participa en el intercambio gaseoso.

Ventilación Minuto (Ve)

Ve = VT x fr

Ventilación Alveolar (Va)

Va = (VT - VD) x fr

Variaciones de Ventilación

• Aumenta (VE): Hiperventilación
• Aumenta (fr): Taquipnea
• Aumenta (VT): Hiperpnea
• Disminuye (VE): Hipoventilación
• Disminuye (fr): Bradipnea
• Disminuye (VT): Hipopnea

Resistencia en la Vía Aérea

La resistencia depende principalmente de dos bronquios medianos (generación 10-16). La resistencia de la vía aérea se modifica por cambios de radio de los bronquios.