Fisiología Del Sistema Respiratorio
APARATO RESPIRATORIO
El aparato respiratorio tiene por función asegurar los cambios gaseosos entre el aire atmosférico y la sangre. Estos cambios se realizan a través de la membrana alveolar de los pulmones donde el aire y la sangre se hallan separados por una delgada barrera celular. Los pulmones son, pues, los órganos respiratorios esenciales. El aire y la sangre llegan a ellos por las vías aéreas y los vasos pulmonares.
EMBRIOLOGÍA DEL APARATO RESPIRATORIO
Cuando el embrión tiene aproximadamente cuatro semanas, aparece el divertículo respiratorio (esbozo pulmonar) como una de evaginación de la pared ventral del intestino anterior. En consecuencia, el epitelio de revestimiento interno de la laringe, la tráquea y los bronquios, lo mismo que el de los pulmones, tiene origen endodérmico. Los componentes cartilaginoso, muscular y conectivo de la tráquea y los pulmones, derivan del mesodermo asplácnico que circunda el intestino anterior. En un periodo inicial, el esbozo pulmonar comunica ampliamente con el intestino anterior, pero cuando el divertículo se extiende en dirección caudal queda separado de este por la aparición de dos rebordes longitudinales, los rebordes traqueo esofágicos. Al fusionarse Más tarde, estos rebordes forman el tabique traqueo esofágico; de este modo el intestino anterior queda dividido en una porción dorsal, el esófago, y otra ventral, la tráquea y los esbozos pulmonares. Sin embargo, el primordio respiratorio sigue comunicado con la faringe a través del orificio laríngeo.
FISIOLOGÍA APARATO RESPIRATORIO
El aparato respiratorio consta de las vías aéreas y los pulmones. Las primeras iniciadas en la nariz, faringe, laringe, tráquea y bronquios, representadas por los conductos por donde entra y sale el aire. También en la defensa y la limpieza a los pulmones, calentando el aire respirado e impidiendo o limitando la entrada de cuerpos extraños o bacterias al pulmón o bien expulsándolos cuando hayan entrado. Para lograr estas múltiples funciones cuentan con una gran superficie cubierta por epitelio columnar ciliado, con células caliciformes, glándulas serosas y plexos nerviosos
La secreción de las glándulas serosas mantiene la humedad; el moco secretado por las glándulas caliciformes atrapa y engloba los cuerpos extraños o bacterias y los movimientos movilizan hacia la glotis. Habitualmente se entiende por respiración a la serie de fenómenos mecánicos realizados en el tórax para renovar el aire alveolar y la difusión de los gases a nivel de las membranas alveolo capilar. En realidad este fenómeno no es sino parte de una función más amplia, la hematosis que tiene por objeto proveer de oxígeno a las células y quitar el CO2 que resulta de la actividad metabólica. Es intima la relación que existe con el aparato cardiovascular que se considera que existen tres fases: una fase pulmonar en la cual el oxígeno es captado del exterior y pasa a través de la sangre a través de la membrana alveolo capilar, en ésta fase debe de agregarse la eliminación simultanea del CO2, una fase hemática en la que el oxígeno es transportado a los tejidos, y una última fase, la tisular, en la que el oxígeno es utilizado por las células en los procesos metabólicos. Para que la respiración extrínseca o pulmonar se realice de forma eficaz se necesita contar con una buena cantidad de aire respirado, permeabilidad de las vías respiratorias, movimientos eficaces de la jaula torácica que permitan la entrada y salida de aire en volúmenes suficientes. Comprendiendo tres fases:
1. Ventilación: Mecanismos que comprender la entrada y salida de corriente suficiente de aire que permita la renovación de gases.
2. Perfusión: Sangre venosa proveniente del ventrículo derecho a través de las arterias pulmonares. 3. Difusión: Paso de oxigeno del aire alveolar a la sangre y del bióxido de carbono de la sangre al aire alveolar.
El centro respiratorio también está sujeto a la influencia de la corteza cerebral; los cambios en la temperatura también influyen; el frío inhibe el centro respiratorio, el calor lo excita. El pulmón en reposo tiene un volumen inferior a la de la cavidad torácica en la que se encuentra alojado, por lo que está en constante distensión baja la acción de la presión pleural que lo obliga a mantenerse adosado a la pared torácica.
Las membranas que son normalmente tersas, delgadas, flexibles, permiten el deslizamiento pulmonar durante la inspiración y la espiración; estas dos hojas en íntimocontacto se encuentran normalmente adosadas por el fenómeno de cohesión. El pulmón es elástico y esta cualidad tradicionalmente se ha explicado por la presencia de fibras elásticas a lo largo del árbol traqueobronquial. Si bien es cierto que la respiración provee de oxígeno al organismo, también debe de tomarse en consideración que la realización del proceso ventilatorio que implica la intervención de varios músculos, significa el consumo de cierta cantidad de oxígeno.
En la respiración normal el trabajo pulmonar se lleva a cabo durante la inspiración por ser más activa. Todo lo que endurezca al pulmón, brosis, lesiones inflamatorias disminuirán su distensibilidad. En resumen para el desarrollo de la ventilación pulmonar el organismo efectúa un trabajo que significa consumo de energía.
Cuando la ventilación aumenta por algún esfuerzo o hiperventilación voluntaria, el trabajo respiratorio aumenta Estas cifras son importantes ya que significa que en condiciones patológicas que requieren un gran esfuerzo ventilatorio, llegan a ser claramente antieconómicas. Resumiendo el trabajo mecánico de la respiración puede definirse como el trabajo necesario para vencer las fuerzas elásticas de los pulmones y del tórax y el requerido para superar la resistencia de la columna aérea del árbol traqueo bronquial.
Presiones del oxígeno y de dióxido de carbono en los pulmones, la sangre y los tejidos. Los gases pueden moverse desde un punto a otro por difusión, y la causa de este movimiento es una diferencia de presión entre el primer pinto y el segundo. Por tanto, el oxígeno difunde de los alvéolos a la sangre capilar debido a que la presión de oxígeno en los alvéolos es superior a la de la sangre pulmonar. Después, en los tejidos una presión de oxigeno más elevada en la sangre capilar hace que el oxígeno difunda a las células.
A la inversa, cuando se metaboliza oxígeno en las células para formar dióxido de carbono, la presión del dióxido de carbono aumenta a un valor alto, que hace que el dióxido de carbono difunda a los capilares tisulares. De forma similar, sale de la sangre a los alvéolos debido a que la presión del dióxido de carbono en la sangre capilar pulmonar es mayor que en la de los alvéolos. Captación de oxigeno por la sangre pulmonar
La presión de oxigeno del oxígeno gaseoso del alvéolos es de 104 mm Hg en promedio, mientras que la presión de oxigeno de la sangre venosa que penetra en el capilar solo es de 40 mm Hg, debido a que una gran cantidad de oxígeno ha sido extraída de esta sangre a su paso por los tejidos periféricos. Por tanto la diferencia de la presión inicial que hace que el oxígeno difunda al capilar pulmonar es de 104 – 40, o 64 mm Hg. A medida que la sangre pasa por el capilar se muestra un rápido ascenso de la presión de oxígeno en ella, cuando la sangre ya ha recorrido un tercio del trayecto del capilar, alcanza casi 104 mm Hg.
Transporte del oxígeno en la sangre arterial
Aproximadamente el 98% de la sangre que penetra en la aurícula izquierda procedente de los pulmones ha pasado por los capilares alveolares y se ha oxigenado hasta una presión de oxigeno de unos 104 mm Hg. Otro 2% de la sangre ha pasado directamente desde la aorta a través de la circulación bronquial.
Este flujo de sangre es de cortocircuito. Al abandonar los pulmones, la presión de la sangre de cortocircuito es aproximadamente igual a la de la sangre venosa. Esta sangre se combina en las venas pulmonares con la sangre oxigenada procedente de los capilares pulmonares; esta mezcla de la sangre se denomina adición de sangre venosa, y hace que la presión de oxigeno de la sangre descienda a 95 mm Hg.
Relación de intercambio respiratorio
En condiciones normales de reposo, solo se elimina por los pulmones una cantidad de dióxido de carbono del 82% respecto a la cantidad inspirada de oxígeno. Esta relación de la eliminación de dióxido de carbono con respecto a la captación de oxigeno es la relación del intercambio respiratorio.
Es decir:
Tasa de Eliminación del dióxido decarbono R = Tasa de captación del oxigeno
REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN
Centro respiratorio
Está compuesto de varios grupos de neuronas localizadas bilateralmente en el bulbo raquídeo y en la protuberancia. Está dividido en tres grupos principales de neuronas: 1) un grupo respiratorio dorsal, localizado en la porción dorsal del bulbo, que origina principalmente la inspiración; 2) un grupo respiratorio ventral, localizado en la parte ventrolateral del bulbo, que puede originar la espiración o la inspiración, dependiendo de qué neuronas del grupo se estimulen, y 3) el centro neumotáxico, localizado dorsalmente en la parte superior de la protuberancia que ayuda a controlar la frecuencia y el patrón respiratorio. El grupo respiratorio dorsal de las neuronas desempeña el papel principal del control de la respiración.
Grupo respiratorio dorsal de neuronas.
Se extienden a lo largo de la mayor parte de la longitud del bulbo. La mayoría de sus neuronas están localizadas dentro del núcleo del fascículo solitario. El núcleo del fascículo solitario es la terminación sensitiva de los nervios vago y glosofaríngeo, que transmiten al centro respiratorio señales sensitivas de los quimiorreceptores periféricos, los barorreceptores, y varios tipos de receptores del interior del pulmón. Todas estas señales procedentes de estas zonas periféricas ayudan al control de la respiración. Descargas inspiradoras rítmicas del centro respiratorio dorsal. El ritmo básico de la respiración es generado principalmente por el grupo respiratorio dorsal de neuronas. Se cree que una red de neuronas, localizadatotalmente en el bulbo y que incluye probablemente no solo el grupo respiratorio dorsal, sino también aéreas contiguas del bulbo, es responsable del ritmo básico de respiración. Centro Neumotoxico
Está localizado dorsalmente en el núcleo parabraquial de la parte superior de la protuberancia, transmite señales a la zona inspiratoria. El efecto primario es controlar el punto de la inactivación de la rampa inspiratoria, y por tanto la duración de la fase de llenado del ciclo pulmonar. Cuando la señal neumotóxica es fuerte, la inspiración puede durar tan solo 0.5 segundos, llenando solo ligeramente los pulmones; pero cuando las señales neumotoxicas son débiles, las inspiraciones pueden durar 5 segundos o más, llenando los pulmones con gran exceso de aire. Por consiguiente, la función primaria del centro neumotóxico es limitar la inspiración. Esto tiene un efecto secundario de aumentar la frecuencia respiratoria, debido a que la limitación de la inspiración también acorta la espiración y todo el periodo respiratorio.
Control químico de la respiración La finalidad última de la respiración es mantener concentraciones adecuadas de oxígeno, dióxido de carbono e hidrogeniones en los tejidos. Por tanto, es una suerte que la actividad respiratoria responda mucho a las variaciones de cada uno de ellos. El exceso de dióxido de carbono o de hidrogeniones estimula fundamentalmente el propio centro respiratorio, y aumentan mucho la fuerza de las señales inspiratorias y espiratorias a los músculos respiratorios. Por otra parte, el oxígeno no tiene un efecto directo significativo sobre elcentro respiratorio del encéfalo en el control de la respiración. Por el contrario actúa casi exclusivamente sobre quimiorreceptores periféricos situados en los cuerpos carotideos y aórticos, y estos a su vez transmiten las señales nerviosas oportunas al centro respiratorio para el control de la respiración.
Patologías del aparato respiratorio
Asma.- trastorno respiratorio caracterizado por episodios recurrentes de disnea paroxística, con sibilancias espiratorias motivadas por constricción bronquial, tos y secreciones mucosas bronquiales de consistencia viscosa. Los episodios pueden ser desencadenados por la inhalación de alergenos o de agentes contaminantes, por infecciones, aire frio, ejercicio físico intenso o por tensión emocional. Absceso.- Cavidad que contiene pus y está rodeada por tejido inflamado; se forma como consecuencia de la supuración en una infección localizada.
Amigdalitis.- Infección o inflamación de una amígdala. La tonsilitis aguda, causada frecuentemente por una infección estreptocócica, se caracteriza por dolor de garaganta severo, fiebre, cefalea, malestar, dificultad para tragar, dolor de oídos y aumento de y sensibilidad de los ganglios linfáticos del cuello. Asfixia.- Interrupción de la respiración por la compresión u obstrucción de la laringe o traquea; puede llevar a la perdida de la conciencia y si no se corrige, a la muerte. Algunas de las causas son el ahogamiento, el shock eléctrico, la aspiración de contenido gástrico, el atrapamiento de un cuerpo extraño en el tracto respiratorio, la inhalación de un gas tóxico o de humo y lasintoxicaciones. - Inflamación aguda o crónica de la mucosa del árbol traqueobronquial. La bronquitis aguda se caracteriza por tos productiva, fiebre, hipertrofia de las estructuras secretoras de moco y dolor de espalda. Está causada por la extensión de las infecciones virales de vías respiratorias superiores a los bronquios, y a menudo se encuentran a la vez o después de infecciones de la infancia del tipo del sarampión, tos ferina, difteria y fiebre tifoidea.
Cianosis.- coloración azulada de la piel y de las mucosas, producida por un exceso de hemoglobina desoxigenada en la sangre o por un defecto estructural en la molécula de hemoglobina, como la metahemoglobina. Difteria.- Enfermedad aguda, contagiosa, producida por la bacteria corynebacterium difhteriae. Se caracteriza por la producción de una toxina sistémica y una falsa membrana que tapiza la mucosa de la garganta que puede interferir con la comida, la bebida y la respiración. Disnea.- Falta de aliento o dificultad para respirar que pueden producir ciertos procesos cardiacos, ejercicios extenuantes o ansiedad.
Enfisema.- Enfermedad obstructiva crónica de los pulmones, caracterizada por la distensión excesiva
de los alveolos.
Esclerosis pulmonar.- trastorno caracterizado por el endurecimiento de unos tejidos debido a diversas causas, como inflamación, depósito de sales minerales o infiltración de fibras de tejido conectivo. Expectoración.- Expulsión de moco, esputo o líquidos desde la tráquea o pulmones por medio de la tos o carraspeo.
Faringitis.- Inflamación o infección de la faringe, que suele provocar síntomascomo dolor de garganta, algunas causas de faringitis son la difteria, el virus del herpes simple, la mononucleosis infecciosa y la infección estreptocócica.
Hemoptisis.- Expectoración de sangre procedente del tracto respiratorio. El esputo herrumbroso aparace a menudo en infecciones leves del tracto respiratorio superior o en la bronquitis. Una hemorragia más profusa puede indicar la presencia de una infección por aspergillus, un absceso de pulmón, tuberculosis o un carcinoma broncogénico.
Hipo.- Sonido característico producido por la contracción involuntaria del diafragma, seguida por el cierre rápido de la glotis. El hipo tiene numerosas causas, incluidas la indigestión, el comer rápidamente, ciertos tipos de cirugía y la encefalitis epidémica. Insuficiencia respiratoria.- Es la incapacidad para realizar la respiración adecuadamente. Neumonía.- Inflamación aguda de los pulmones, habitualmente producida por la inhalación de neumococos de la especie diplococcus pneumoniae. Los alveolos y los bronquíolos de los pulmones se taponan con un exudado fibroso. A medida que los alveolos se llenan de exudado, la región afectada del lóbulo se vuelve cada vez más firme y consolidada. La neumonía puede estar producida por otras bacterias.
Neumoconiosis.- Cualquier enfermedad del pulmón provocada por la inhalación crónica de polvo, generalmente polvos minerales de origen laboral o ambiental. Pleuresía.- Inflamación de la pleura parietal de los pulmones, caracterizada por disnea y dolor agudo, limitando la respiración normal con espasmo del tórax del lado afectado. En la auscultaciónse puede oír un roce por fricción. Las causas más frecuentes de pleuresía son: carcinoma bronquial, abscesos pulmonares o de la pared torácica, neumonías, infartos pulmonares y tuberculosis. Resfriado.- Infección viral contagiosa del tracto respiratorio superior, producida habitualmente por una cepa de rinovirus. Se caracteriza por rinitis, lagrimeo, febrícula y malestar general. Rinitis.- Inflamación de la mucosa de la nariz, junto con la tumefacción de la misma y secreción nasal. La rinitis puede ser aguda, alérgica, atrófica o vasomotora.
Tuberculosis.- Infección granulomatosa cónica causada por un bacilo ácido resistente transmitido generalmente por inhalación o ingestión de gotas infectadas y que habitualmente ataca a los pulmones, aunque también produce infección en otros sistemas orgánicos por otras vías de transmisión. Los síntomas precoces son apatía, dolor torácico vago pleuritis, anorexia, fiebre y pérdida de peso. El tejido pulmonar reacciona al bacilo produciendo células protectoras que engullen al organismo causal formándose tubérculos. Si no se trata, los tubérculos aumentan de tamaño y se fusionan para formar grandes tubérculos que sufren caseificación y finalmente se desprenden a las cavidades pulmonares.