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Organización del sistema respiratorio

Unidad III

Sistema respiratorio

Dra. Adriana Suárez Urhan MSc. Profesora Asociada

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Temas de la clase

• Guía de estudio: objetivos, Boron, Lab, ATPs• Importancia del tema• Principales funciones del sistema respiratorio• Algunas leyes de los gases• Composición del aire: atmosférico, seco,

húmedo, inspirado, alveolar, espirado.• Componentes del sistema respiratorio• Unidad alveolo capilar• Otras funciones del sistema respiratorio

3Dra. Adriana Suárez Urhan MSc. Profesora Asociada

Guía de estudio

• Objetivo terminal: 1. Describir e interpretar las principales funciones fisiológicas

del sistema respiratorio y correlacionarlas con la estructura anatómica del mismo.

• Capítulo 26 del Boron.• Laboratorio de respirometría • ATPs

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“La vida inicia y termina con la respiración”


Componentes del sistema respiratorio:1.Un controlador respiratorio2.Una bomba respiratoria3.Un intercambiador de gases

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Respiración externa:

1. Transporte de O2 de la atmósfera a la mitocondria.

2. Transporte de CO2 de la mitocondria a la atmósfera. Relacionado con homeostasis ácido base.

Respiración interna:

( respiración celular en la mitocondria, fosforilación oxidativa)

Principal función del sistema respiratorio es el intercambio de gases


Flujo ∆P x Area/R

Un sistema de convección externo (ventilación alveolar) y otro interno (circulación sanguínea) asegura mejores gradientes de concentración de los gases entre el alveolo y la sangre capilar pulmonar y entre la sangre capilar y las mitocondrias de las células de los tejidos.

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Ley de Henry

La concentración de un gas disuelto en un líquido es proporcional a la presión parcial en la fase gaseosa. [O2]dis= s x PO2

S: constante de solubilidad para el oxígeno: 0.0013 mM/mmHg a 37°C (0.003 mL O2/dL sangre/mmHg). La solubilidad del CO2 es 23 veces

mayor: 0.0299 mM/mmHg a 37°C (0.07 mL/dL sangre/ mmHg).


Boron, 2da ed.

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Gradiente químico = Delta C (∆ C) = 0.13- 0.05 = 0.08 mMGradiente de presión = Delta P (∆ P) = 100-40= 60 mmHg



Consumo de O2/min = 250 ml/min. Vent alveolar 4000mL/min:250 mL/min, 16:1

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En una mezcla de gases, cada gas ejerce una presión que depende de su propia concentración independientemente de los demás gases presentes en la mezcla

Ptotal= PA+PB+PC

Px = P total * Fx

Px: Presión del gas x

P total: Presión total de una mezcla de gases

Fx: concentración fraccional del gas en la mezcla Dra. Adriana Suárez Urhan MSc. Profesora Asociada

Ley de Dalton

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PIO2= FO2 x (PB - PH2O) = 149mmHg

= 21% (760 - 47) = 21%(713)


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Composición del aire

•Concentración fraccional de los gases es la misma en la atmósfera: O2: 21%, N2: 79%, CO2: 0.03%

•Las presiones parciales de los gases son un poco mayor en el aire seco que en el aire saturado con vapor de agua.

•Las presiones parciales de los gases en el aire saturado con vapor de agua determinan la concentración de los gases en el plasma.

•Calcular las presiones parciales de los gases en diferentes altitudes: PBO2= 760 mmHg 0.21= 159 mmHg

•Al inspirar el aire se calienta y se satura con vapor de agua. A 37° C P H2O: 47 mmHg

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Presión parcial de oxígeno atmosférico, inspirado y alveolar a

nivel del mar


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Componentes claves del sistema respiratorio:

1. Bomba de aire: ventilación pulmonar, ventilación alveolar

2. Mecanismos de transporte de gases en la sangre: eritrocitos, hemoglobina (O2 y CO2).

3. Superficie de intercambio: membrana alvéolo capilar

4. Sistema circulatorio: sistema de convección interno.

5. Mecanismos locales que regulan la ventilación y la perfusión pulmonar.

6. Mecanismo central de regulación de la ventilación.

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Generaciones de las vías aéreasVías aéreas de conducción: espacio muerto anatómico VD: 1 ml/lb peso corporalZona

respiratoria: 5 a 6 litros.

Cilios,células caliciformes, glándulas submucosas y cartílago disminuyen al avanzar en las generaciones en la vía aérea.

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1. Convección: movimiento en masa. dP = PB-PA Así se mueve el aire hasta llegar hasta los bronquiolos terminales.

2. Difusión: Mecanismo por el cual el aire se mueve desde los bronquiolos terminales hasta los sacos alveolares.

Bronquiolos terminales: área de sección transversal 180 cm2

Tráquea: área de sección transversal 2.5 cm2

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Componentes de la Membrana de intercambio respiratorio (intercambiador de gases):

•Líquido alveolar

•Células alveolares (neumocitos tipo I y II)

•Membrana basal del epitelio alveolar

•Membrana basal del endotelio capilar

•Células endoteliales


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Células alveolares tipo I: cubren 90- 95% de superficie alveolar.

Células alveolares tipo II: cubren del 2 - 5 % de la superficie alveolar, son cuboides. Producen el factor surfactante. Sirven como células de regeneración y reparación (se diferencian en células tipo I)

Poros de Kohn: comunican alveolos adyacentes, previenen el colapso alveolar (atelectasias).

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El intersticio pulmonar tiene: tejido conjuntivo, músculo liso, capilares, linfáticos, fibroblastos: colágeno (limita distensibilidad) y elastina (contribuye con retracción elástica pulmonar), cartílago. Puede expandirse por entrada de células inflamatorias y líquido (edema).

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Ley de Fick de la difusión simple

Vgas= A D (P1-P2)

T

Vgas: volumen de gas que difunde por unidad tiempo

A: área de la membrana (70m2)

T: grosor de la membrana (0.15-0.5um)

P1-P2: gradiente de presión

D: solubilidad/ √PMCapacidad de reserva para la difusión: difusión ha llegado al equilibrio cuando el glóbulo rojo ha viajado 25-33% de distancia del capilar pulmonar.


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Red alveolo capilar (interfase aire-sangre)

480 millones de alvéolos (su número aumenta hasta los 8 años). Diámetro: 75 a 300 m

500 a 1000 capilares (diámetro: 8 um) por alvéolo.

Área total de intercambio: 50 a 100 m2 . Grosor: 0.2-0.5 um.Dra. Adriana Suárez Urhan MSc. Profesora Asociada

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Gradiente de difusión para el CO2

PACO2-PvCO2= 40 – 46= 6 mmHg

Si el sistema de convección externo falla (ventilación alveolar), la PAO2 y la PACO2 tenderán a parecerse a los valores venosos y el intercambio de gases será muy malo.


100 mmHg

En la unidad alvéolo capilar, el oxígeno difunde hacia la sangre y el

CO2 sale al alvéolo

Gradiente de difusión para el O2

PAO2-PvO2= 100-40= 60 mmHg

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Capilares pulmonares:Diámetro interno: 8 umLargo 10 umVolumen sang.: 70 mL (reposo), 200mL (ejercicio: reclutamiento y distensión).

En reposo, un eritrocito dura 0.75 satravezando el territorio de los capilares pulmonares.

Irrigación sanguínea de los pulmones:1. Arterias pulmonares2. Arterias bronquiales (1-2% del GC):

llegan hasta bronquiolos terminales, irrigan vasos y nervios, ganglios linfáticos y pleura visceral.

250 a 300 mL de sangre x m2 superficie corporal.

Venas pulmonares: tienen gran capacidad de contener sangre. Tienen músculo liso y regulan su diámetro.


Otras funciones del sistema respiratorio• Olfato• Procesar aire antes de que llegue a alveólos: calentarlo (evita burbujas en

tejidos), humedecerlo, filtrarlo: (nariz: partículas >10um se impactan en el moco; partículas entre 2 y 10um pueden sedimentarse en vías aéreas más pequeñas; partículas <0.5um llegan a alveólos: macrófagos alveolares, linfáticos)

• Mecanismos de defensa pulmonar: filtrar, tos, aparato mucociliar, macrófagos alveolares, enzimas, linfáticos, anticuerpos.

• Reservorio de sangre para el ventrículo izquierdo: pulmón contiene 500 mL de sangre (10% del volumen sanguíneo total).

• Filtro para la sangre: filtrar coágulos, grasa, gas, células metastásicas• Equilibrio ácido base: manejo del ácido volátil; CO2

• Fonación: hablar como fenómeno espiratorio• Intercambio de líquidos y absorción de medicamentos• Pérdida de agua y calor: pérdidas insensibles de agua: 400 mL/día• Bomba respiratoria: mejora el retorno venoso

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Sistema de limpieza mucociliarFormado por:1.Líquido periciliar (fase sol): permite mov de

cilios. Es seroso no viscoso prod por células ciliadas de la vía aérea por transp activo de iones (Cl- y Na+)

2.Moco (fase gel): Encima de liq periciliar. Abund glicoproteínas. Se produce 100 mL/día. Células caliciformes y glándulas submucosas

3.Cilios: puntas contactan con el moco. 250/célula. Se mueven a 1000 golpes/min. Mov anterógrado (elevador ciliar).


Células caliciformes (desaparecen 12 div)

Células Clara en bronquiolos: Regeneración del epitelio.

Existen donde hay cartílago

Con células mucosas y serosas


Funciones metabólicas de los pulmones:

Células endoteliales de capilares pulmonares tienen enzimas y receptores importantes en su función metabólica.

Metabolizan: aminas vasoactivas, citocinas, mediadores lipídicos, proteínas.

Angiotensina I: convertida a angiotensina II

Serotonina: internalizada y metabolizada

Células endoteliales sintetizan y secretan: prostaciclina, endotelina, factores de coagulación, NO, prostaglandinas, citoquinas. No sintetizan leucotrienos.

Mastocitos pulmonares sintetizan y secretan: histamina, enzimas lisosómicas, prostaglandinas, leucotrienos, factor inhibidor de las plaquetas, factores quimiotácticos para neutrófilos y eosinófilos, serotonina.

Células endoteliales tienen receptores para: bradicinina, TNF, comp del complemento, inmunoglobulinas, moléculas de adhesión.


No se afectan En gran parte removidos

PGA1, PGA2, PGI2 PGE1, PGE2, PGF2alfa, leucotrienos

Histamina, epinefrina, dopamina, isoproterenol

Serotonina. bradicinina

Angiotensina II, arginina vasopresina, gastrina, oxcitocina

Angiotensina I (convertida a angiotensina II)

Boron, 2da ed.

Metabolismo de sustancias vasoactivas

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Ley de los gases ideales

PV= nRTP: presión

V: volumen

n: Número de moles de gas

R: constante de los gases ideales (8.31 J K-1 mol-1)

T: temperatura en grado K

Un mol de un gas a STP ocupa 22.4 L

Si hablamos del mismo número de moléculas de un gas, entonces “n” y “R” son constantes y podemos expresar la ley como:

P1V1/T1 = P2V2/T2



Condiciones estándar con las que se corrigen las mediciones que involucran el volumen de

los gases

• BTPS: Temperatura y presión corporales saturadas con vapor de agua (Body Temperature and Pressure Saturated). 310 K, 760 mmHg, 47 mmHg.

• ATPS: Temperatura y presión ambientales saturadas con vapor de agua (ambient temperature and pressure saturated).

• ATPD: Temperatura y presión ambientales en seco (ambient, temperature, pressure, dry).

• STPD: 273 K, 0 C, 101.3 kPa, 760 mmHg, en seco (Standard Temperature and Pressure Dry)

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