Tema 11 (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad de Valencia (UV)
Grado Biotecnología - 2º curso
Asignatura Biologia animal
Año del apunte 2016
Páginas 5
Fecha de subida 18/06/2017
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Profesora: Maria Dolores Garcera Zamorano
1º Cuatrimestre

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Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal TEMA 11 Fisiología respiratoria 1. Respiración: conceptos generales 1.1. Anatomía funcional del aparato respiratorio 1.1.1. Estructura de los pulmones 1.1.2. Vías aéreas. Alvéolos 2. Ventilación: conceptos y tipos 2.1. Mecánica ventilatoria 2.1.1. ¿Por qué influye el aire durante la ventilación? 2.1.2. Inspiración 2.1.3. Espiración 2.1.4. Modificaciones de la presión intrapleural 2.2. Volúmenes y capacidades pulmonares 2.3. Trabajo respiratorio 2.3.1. Diámetro de las vías aéreas 2.4. Eficiencia respiratoria 3. Regulación de la ventilación 3.1. El bulbo raquídeo y el generador central del patrón de la ventilación 3.2. Reflejo quimiorreceptor 3.3. Reflejos protectores de los pulmones 3.4. Control del patrón de ventilación por centros cerebrales superiores 1. Respiración El proceso respiratorio y la circulación sanguínea: el circuito pulmonar (del corazón a los pulmones) es un circuito corto, mientras que el circuito sistémico (circulación general) es el circuito largo e implica tanto la circulación desde el corazón hacia las zonas superiores del cuerpo como hacia las inferiores.
Centrándonos en el circuito pulmonar, en la imagen vemos la relación que existe entre el alveolo pulmonar y el capilar sanguíneo pulmonar asociado, que es donde se da el intercambio gaseoso.
El movimiento de los gases de un lugar a otro se basa en las diferencias de presión entre las dos áreas, de tal manera que el gas se desplaza del lugar donde haya mayor presión hacia el lugar donde haya menos presión. Por lo tanto, el oxígeno se desplazará desde el alveolo pulmonar hasta el capilar sanguíneo y, el CO2, desde el capilar sanguíneo hasta el alveolo para ser eliminado al exterior. Esto se debe a que la sangre que llega por el capilar pulmonar es rica en CO2 y pobre en oxígeno, mientras que el aire que ha entrado en los pulmones es al revés, rico en O2 y pobre en CO2.
El capilar tisular, con la sangre que abandona los pulmones y se dirige hacia los diferentes tejidos, cede el oxígeno que transporta la sangre a los tejidos porque en los tejidos los niveles de oxígeno son bajos. Por el contrario, la presión parcial de CO2 es mayor, y este se cede al capilar sistémico para su transporte.
Anatomía funcional del aparato respiratorio Las vías aéreas principales comienzan desde los orificios nasales, en las que ingresa el aire, el cual pasa por la cavidad nasal, faringe, laringe y las estructuras respiratorias propiamente dichas y específicas, que aparecen a partir de la tráquea.
Tema 11: Fisiología respiratoria 1 Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal Estructura de los pulmones. Alveolos La tráquea está formada por unos anillos de constitución cartilaginosa bastante rígida, con muy poco músculo liso (sí que hay colágeno). Se divide en dos bronquios principales que se dirigen a cada uno de los pulmones. La estructura de estos dos bronquios es como la de la tráquea (rígida, formada por cartílago y poco músculo liso). Esto le confiere a la tráquea y los bronquios una gran resistencia y rigidez. Los bronquios se dividen en múltiples bronquios más pequeños que van disminuyendo su diámetro y terminan en los bronquiolos.
Los bronquiolos carecen de cartílago y presentan músculo liso, son estructuras más flexibles y son susceptibles de vasoconstricción y vasodilatación por acción del sistema nervioso autónomo o de sustancias que puedan dilatadoras o constrictoras.
Los bronquiolos terminan en unas estructuras con forma de racimo de uva, como sacos, llamadas alveolos pulmonares. Es aquí, en los alveolos pulmonares, que tienen una capa muy fina endotelial, donde se produce el intercambio gaseoso con los capilares sanguíneos.
Si mirásemos por dentro cómo son la tráquea y los bronquios, veríamos que están tapizados por unos cilios que están en constante movimiento, sobre todo en dirección ascendente, hacia el exterior. Además de estos cilios, hay sobre ellos un mucus que sirve para limpiar. Según donde estemos, el aire que respiramos puede contener partículas extrañas o microorganismos, sobre todo en lugares donde hay sólidos suspendidos en el aire (obras, minas, etc.), que entran por nuestras vías aéreas; el mucus atrapa estas partículas, haciendo que se queden pegadas en él, y los cilios se mueven en dirección ascendente para provocar la subida de este mucus y estas partículas hacia el exterior, y que se puedan expulsar tosiendo, estornudando… Cuando carraspeamos, ayudamos a que estas partículas suban hasta la faringe, donde comunican con el digestivo y, si no lo expulsamos al exterior, nos lo tragamos.
Si, por ejemplo, inhalamos algo que nos irrita la mucosa respiratoria (situaciones en las que producimos más mucus de lo normal), se nos llenan las vías respiratorias de un moco que dificulta la respiración. Esta obstrucción de las vías respiratorias puede ser por una sustancia irritante inhalada o porque tenemos algún tipo de microbio o bacteria que está generando esta patología. Por eso sentimos todo el rato la necesidad de expulsar este mucus y, si no se elimina, puede derivar en una bronquitis que puede convertirse en crónica. El tabaco inhibe el movimiento de estos cilios, y el mucus cada vez se va acumulando más, es por esto que los fumadores tienen tendencia tos crónica, sobre todo por la mañana.
Este tabaco puede generar bronquitis crónicas, que queda englobada en las enfermedades EPOC: enfermedades pulmonares obstructivas crónicas.
2. Ventilación Mecánica ventilatoria El ciclo respiratorio está formado por dos fases: inspiración y espiración.
El centro respiratorio consta de dos zonas, la zona dorsal y la zona ventral. La dorsal está asociada a la inspiración, mientras que la zona ventral está asociada a la espiración forzada.
Desde el centro respiratorio (zona dorsal) llegan señales nerviosas hasta los pulmones, a los músculos situados entre las costillas, llamados músculos intercostales externos y hasta el diafragma (músculo potente unido a las costillas por ligamentos que se encuentra debajo de los pulmones), estimulándolo, lo que provoca la contracción. La caja torácica se expande hacia los lados y el diafragma desciende. Esto hace que se estiren los pulmones, creando un vacío que favorece la absorción del aire, es decir, cuando inspiramos inhalamos aire que llega a los pulmones por el vacío que genera la expansión de los mismos.
2 Tema 11: Fisiología respiratoria Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal Pasados unos segundos cesa la señal nerviosa, los músculos dejan de ser excitados, y se relajan. La caja torácica se retrae, volviendo a su posición original, y el diafragma asciende. Se comprimen los pulmones y el aire es expulsado al exterior de forma pasiva, sin ser necesaria la intervención de ninguna señal nerviosa.
En el proceso respiratorio normal, pasivo, solo interviene el centro respiratorio dorsal. En aquellos casos en los que queramos hacer una espiración forzada y prolongar la respiración es cuando interviene la zona ventral. Se mandan señales a los músculos intercostales internos y a los músculos abdominales.
Alrededor de cada pulmón existen dos capas, la pleura parietal y la pleura visceral, envuelven cada pulmón por separado. Son capas muy finas, transparentes y elásticas. La pleura visceral envuelve directamente el pulmón y lo protege, y alrededor está la pleura parietal.
Estas pleuras, además, crean una especie de colchón alrededor de los pulmones, de manera que cuando los pulmones se mueven en la respiración, no rozan con las costillas (que constituyen la cavidad torácica).
Entre las dos pleuras se establece la cavidad intrapleural, que contiene una cantidad pequeñita de aire a una presión subatmosférica. Tiene que ser así ya que, si la presión fuese igual a la atmosférica, los pulmones no se podrían hinchar porque no podrían vencer la presión de aire que tienen alrededor.
Modificaciones de la presión intrapleural Neumotórax: se produce por un trauma (accidente de moto, por ejemplo), siempre que hay un golpe importante contra la cavidad torácica, o algo que puede incidir de una forma más acusada sobre la caja torácica. Algo perfora la cavidad torácica perforando las pleuras, y queda como un agujero que provoca que el aire que entra en el pulmón pueda invadir la cavidad pleural, por lo que ahora se equiparan las presiones del exterior con las del interior y, en consecuencia, el pulmón no se puede hinchar. Como ambos pulmones son independientes, tienen diferentes pleuras, y si solo uno de los pulmones se ve afectado, se puede seguir viviendo.
Tema 11: Fisiología respiratoria 3 Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal Cuando se produce, se nota un dolor intenso en el tórax y automáticamente la respiración no es la misma (en el caso de que sea solo en un pulmón porque, si es en los dos, te mueres). El choque al caer al agua en las atracciones acuáticas puede romper las pleuras. Para que el pulmón vuelva a su funcionamiento normal, necesitamos restaurar la presión del aire que hay en la cavidad intrapleural (a presión subatmosférica) pero, para eso, tengo que reparar la rotura de la pleura y devolverle la presión que le corresponde.
El oxígeno que se ha inhalado en el aire se cede de los alveolos a los capilares sanguíneos, los cuales dan el CO2 a los alveolos pulmonares para que luego sea expulsado al exterior. Entre la pared del alveolo y la pared del capilar sanguíneo existe una sustancia, llamada agente tensoactivo (o surfactante), formada por fosfolípidos y proteínas y que sirve para disminuir la tensión superficial del líquido que rodea a los alveolos pulmonares.
El líquido tiene que tener una tensión superficial baja para que, cuando se hinchen los pulmones, el líquido no ofrezca resistencia al hinchamiento. Este agente es fundamental para que los alveolos pulmonares funcionen correctamente y los pulmones se hinchen en toda su magnitud. Se sintetiza en los pulmones en el feto a partir del séptimo-octavo mes de gestación. Esto permite que, cuando un niño nace con nueve meses de gestación que tiene que tomar el aire del exterior por primera vez pueda hacerlo o no (ya que dentro de su madre ha estado respirando a través de la placenta). Si el niño naciera prematuro (sietemesino) y no ha generado este agente, no puede expandir sus pulmones fuera de la madre correctamente y no puede captar bien el oxígeno, aunque en la mayoría de los casos el niño muere antes.
En la actualidad, se mete el niño en una cámara de incubación con una máquina de respiración artificial asistida, donde se le incorpora el agente tensoactivo en forma de aerosol y se le pone una máquina de asistencia respiratoria hasta que el niño genera el agente tensoactivo por sí solo. Ocurre en todos los mamíferos.
Volúmenes y capacidades pulmonares La pared de la tráquea y los dos bronquios principales tienen una pared cartilaginosa más dura, pero conforme se va ramificando tiene músculo liso y, por tanto, puede modificar su diámetro para que el aire pueda entrar y salir con facilidad.
Otro problema que causa déficit en nuestra respiración, a parte del agente tenso activo, es la disminución de diámetro de los vasos respiratorios, ya que, para que nuestra ventilación sea eficaz, el aire tiene que poder entrar y salir son restricciones si por algún motivo los vasos respiratorios disminuyeran de diámetro.
Si los vasos disminuyen el diámetro, puede ser por la activación del sistema nervioso simpático (debido al miedo, ansiedad o nerviosismo), y se puede llegar incluso a no poder respirar. En un ataque de ansiedad, los tubos respiratorios bronquiales se contraen debido a la noradrenalina que libera el sistema nervioso simpático, la cual produce vasoconstricción, y no se respira bien.
Por algún tipo de obstrucción respiratoria, tenemos mucho mucus en las vías respiratorias. Si hay muchas bacterias y partículas en el músculo se genera una capa mayor que hace el tubo respiratorio disminuya.
Se habla de diferentes volúmenes respiratorios. En una respiración normal, el volumen de aire que movemos es de 500ml.
• El volumen de aire corriente es el volumen de aire que se mueve hacia dentro y hacia fuera en una respiración normal tranquila.
• El volumen de reserva inspiratoria es el volumen de aire que moveríamos hacia dentro si la inspiración fuera forzada. Se pueden introducir hasta 3000ml.
• El volumen de reserva espiratorio es el volumen de aire extra que podría expulsar si se hiciera una espiración profunda y alargada controlada. Se pueden espirar hasta 1100ml.
4 Tema 11: Fisiología respiratoria Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal 3. Regulación de la ventilación Reflejo quimiorreceptor Cuando contenemos la respiración, nuestro cuerpo está preparado para tener cierto aguante, pero llega un punto en que nos hace respirar. Esto es gracias a la existencia de los quimiorreceptores, que detectan la subida de CO2 en la sangre y la bajada de oxígeno.
Tipos de quimiorreceptores: • Periféricos: se sitúan en la zona del arco aórtico y en los senos carotídeos (al igual que los barorreceptores). También se le llaman células del glomus.
Detectan altos niveles de CO2 y bajos niveles de oxígeno y, de forma indirecta, altos niveles de protones. El CO2 se combina con el agua y da ácido carbónico que se desdobla y da protones o Por lo tanto: altos niveles de CO2 ➝ muchos protones ➝ pH bajo.
• Centrales: situados en el bulbo. Área especialmente sensible al CO2, porque éste atraviesa la barrera hematoencefálica muy fácilmente, mucho más que los protones o el oxígeno. Estos quimiorreceptores están muy próximos al centro respiratorio (el cual tiene dos zonas: dorsal, para la inspiración, y ventral, para la espiración forzada). Cuando estos quimiorreceptores detectan subida de CO2 (los niveles de oxígeno están bajos) mandan sus señales al centro respiratorio (a la zona dorsal, de inspiración), así se toma más oxígeno y nos deshacemos del CO2 que está en exceso.
De forma paralela y complementaria están siendo activados los quimiorreceptores periféricos, que están detectando un aumento de CO2, mandan las señales al bulbo (centro respiratorio, zona dorsal), activándose la inspiración.
En el caso del hombre y los mamíferos, el sistema de quimiorreceptores (los dos tipos) es muy sensible a los niveles de CO2, pero para que el oxígeno genere respuesta, tiene que bajar mucho.
Por tanto, al intentar aguantar la respiración, se está detectando el aumento de CO2, y se quiera o no, se activa la inspiración.
Al bulbo nos llegan señales desde la corteza cerebral, de forma que puedo ordenar si quiero alargar o disminuir la respiración, de manera que podemos controlar nuestra respiración.
Reflejos protectores de los pulmones Reflejo de Hering-Breuer: mecanismo adicional que provoca que se controle nuestra respiración dentro de unos márgenes normales. Hay un tope de hinchamiento de los pulmones; en estos tenemos unos receptores de estiramiento (mecanorreceptores, que se sitúan en la pared de los pulmones) que responden a la distensión y que cuando los pulmones se hinchan -hasta cierto punto de seguridad, cuando la distensión es máxima-, estos receptores se estimulan y mandan señales inhibitorias al centro dorsal del centro respiratorio, provocando que cese la inspiración.
Tema 11: Fisiología respiratoria 5 ...

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