9-Sistema respiratorio

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DR. PABLO ALVAREZ 
ESC. DE TECNICOS ASISTENCIALES EN SALUD- FISIOLOGIA 
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APARATO RESPIRATORIO 
 
 Los procesos de transferencia de O2 a las células y eliminación de CO2 se conoce con el 
nombre de respiración. La respiración se lleva a cabo en 2 etapas, la 1° conocida como 
Intercambio de Gases, implica la transferencia de O2 y CO2 entre la atmósfera y la sangre en los 
capilares pulmonares, y posteriormente entre la sistémica y el tejido metabólicamente activo. La 2° 
etapa, conocida como Respiración Celular, consiste en una serie de reacciones metabólicas 
complejas que procesan las moléculas de nutrientes, liberando CO2 y energía. 
 Una inspiración seguida de una espiración 12-15 veces/min, parece en un principio un 
proceso simple sobre el cual puede diseñarse todo el sistema de intercambio de gases que 
proporciona el O2 a los billones de células del cuerpo humano. Sin embargo, esta simplicidad es 
engañosa, ya que la respiración es extremadamente sensible a los cambios de la composición 
química de la sangre, al estado emocional, al nivel de alerta y a la actividad corporal. Más aún, el 
pulmón está tan eficazmente diseñado para eliminar CO2 y suministrar O2 a los tejidos que el 
intercambio de gases rara vez limita nuestra actividad. 
 
 El órgano para el intercambio de gases en el hombre consta de 2 pulmones, cada una de 
ellos dividido en varios lóbulos. Los pulmones están constituidos por 2 estructuras en forma de árbol, 
el árbol vascular y las vías aéreas, los cuales están rodeados por tejido conjuntivo muy elástico. El 
árbol vascular consta de arterias y venas conectadas por los capilares. Las vías aéreas están 
formadas por una serie de tubos huecos que se ramifican y van disminuyendo su diámetro 
progresivamente. La principal vía aérea (traquea) se ramifica en 2 bronquios, cada uno de los 
cuales entra en el pulmón. Dentro de cada pulmón, los bronquios se ramifican muchas veces en 
bronquios cada vez más pequeños, hasta formar los bronquiolos. 
 Las 1° 17 divisiones constituyen la zona de conducción. La tráquea, los bronquios y los 
bronquiolos de la zona de conducción tienen 3 funciones importantes: a) calentar y humedecer el 
aire inspirado; b) distribuir el aire por el interior de los pulmones; c) servir como parte del sistema de 
defensa del organismo. Las 1° 4 ramificaciones de la zona de conducción están sometidas a los 
efectos de la presión torácica y contienen una cantidad considerable de cartílago para impedir que 
las vías aéreas se colapsen cuando se alcanzan presiones intratorácias positivas durante una 
espiración forzada. La zona de conducción dispone de su propia circulación, la circulación bronquial, 
la cual se origina a partir de la aorta descendente y drena en las venas pulmonares; en esta zona no 
se produce intercambio gaseoso. 
 Las últimas divisiones constituyen la zona respiratoria, el lugar donde se lleva a cabo el 
intercambio de gases. La zona respiratoria está compuesta casi en su totalmente por alvéolos. Al 
igual que la otra zona tiene su propia irrigación, la circulación pulmonar. Ésta recibe la totalidad del 
gasto cardíaco, de ahí que el flujo sanguíneo sea muy alto. De hecho, los eritrocitos pueden pasar a 
través de los capilares pulmonares en menos de 1 seg. 
 
Respiración: transferencia de O2 a las células y la eliminación de CO2. Este proceso posee 
4 etapas: 
1- Ventilación pulmonar 
2- Difusión de O2 y CO2 entre alveolo y sangre 
3- Transporte de O2 y CO2 entre sangre y líquidos corporales 
4- Regulación Ventilatoria 
 
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En la Área Respiratoria su unidad funcional es el alveolo, en ella se lleva a cabo la 
Hematosis (proceso de oxigenación de la sangre que se lleva a cabo en los pulmones). Esta se 
produce por diferencia de presión entre los gases alveolares y la sangre venosa que llega al pulmón. 
El O2 y CO2 deben atravesar la membrana alveolo-capilar o interfase sangre-gas, que mide 
0.5 µm aprox. y esta constituida por: Epitelio Alveolar, líquido Intersticial y Endotelio Capilar. 
 
 El oxígeno es relativamente insoluble en el plasma sanguíneo. En otros animales, sería una 
limitación grave si no fuese por la presencia de proteínas especiales transportadoras de oxígeno -los 
pigmentos respiratorios-, que elevan la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre. 
El pigmento respiratorio es la hemoglobina, que está empaquetada dentro de los glóbulos 
rojos, es una combinación de una unidad que contiene un ion metálico y una proteína. 
La hemoglobina tiene cuatro subunidades, cada una de las cuales puede combinarse con 
una molécula de oxígeno. La adición de cada molécula de oxígeno incrementa la afinidad de la 
molécula por la siguiente molécula de oxígeno. Recíprocamente, la pérdida de cada molécula de 
oxígeno facilita la pérdida de la molécula siguiente. 
 Esta curva representa valores de 
porcentaje de saturación para la hemoglobina 
humana de un adulto normal a distintas 
presiones parciales de oxígeno, a 38° C y a pH 
normal. Cuando la presión parcial de oxígeno se 
eleva, la hemoglobina incorpora oxígeno. 
Cuando la presión de oxígeno alcanza 100 mm 
Hg, que es la presión presente habitualmente en 
el pulmón humano, la hemoglobina se satura 
casi completamente con oxígeno. Cuando la 
PO2 cae, el oxígeno se disocia de la 
hemoglobina. Por lo tanto, cuando la sangre 
portadora de oxígeno alcanza los capilares, 
donde la presión es sólo de 40 mm Hg o menos, 
libera parte de su oxígeno (aproximadamente un 
30 %) en los tejidos. 
 
 
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 El 97% de O2 es transportado por la Hb, el 3% restante es llevado disuelto en sangre. La 
sangre contiene 15 gr. de Hb por c/100 ml; c/gr de Hb se combina con 1.36 ml de O2, es decir que 
de c/100 ml de sangre transporta 19.5 ml de O2. 
El dióxido de carbono es más soluble que el oxígeno en la sangre y viaja, en parte, disuelto 
en el plasma; en parte, unido a los grupos amino de las moléculas de hemoglobina y, en mayor 
proporción, como ion bicarbonato (HCO3). Una vez que se ha liberado en el plasma, el dióxido de 
carbono difunde a los alvéolos y fluye del pulmón con el aire exhalado. 
 El CO2 se transporta: 
§ 30% unido a la Hb (Carboxihemoglobina) 
§ 60% como HCO3- en plasma. 
§ 10% diluido en plasma. 
La mioglobina es un pigmento respiratorio que se encuentra en el músculo esquelético. 
Estructuralmente, se asemeja a una sola subunidad de la molécula de hemoglobina. La afinidad de 
la mioglobina por el oxígeno es mayor que la de la hemoglobina, y por eso toma oxígeno de la 
hemoglobina. Sin embargo, durante un ejercicio intenso, cuando las células musculares utilizan el 
oxígeno rápidamente y la presión parcial de oxígeno en las células del músculo cae a cero, la 
mioglobina libera su oxígeno. De esta forma, la mioglobina suministra una reserva adicional de 
oxígeno a los músculos activos. 
 
MECANISMO RESPIRATORIO 
 
El aire fluirá hacia adentro o hacia fuera de los pulmones según la diferencia de presión 
entre los alvéolos y la atmósfera. Cuando la pAV (Presión Alveolar) sea menor que la pAT (Presión 
Atmosférica), el aire fluirá al interior de los pulmones, produciéndose la inspiración; y cuando la 
pAV sea mayor que la pAT, el aire fluirá al exterior de los pulmones produciéndose la espiración. 
 
pAV < pAT à Inspiración 
pAV > pAT à Espiración 
 
 Como la pAT es constante la que vamos a variar para producir la respiración es la pAV. 
La presión intrapulmonar varía por el cambio de volumen de la cavidad torácica, estos 
cambios se producen por la contracción-relajación del diafragma y músculos respiratorios. 
Generalmente solo movilizamos un 10% del aire de la cavidad pulmonar, pero durante una 
respiración forzada logramos una movilización de un 80%. 
 
 
 
Músculos Inspiratorios - Diafragma 
- Intercostales Externos 
- Esternocleidomastoideo 
- Deltoides y serrato anterior 
- Escaleno 
- SacroespinalesEspiratorios - Abdominales 
- Intercostales internos 
- Serrato postero - Inferior 
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Los músculos más importantes en la inspiración son: diafragma e intercostales externos; en 
tanto en la espiración es el abdominal, siempre y cuando sea un espiración forzada ya que en 
reposo sea realiza en forma pasiva. 
 
Presión Intraalveolar: durante la inspiración la pAV se hace negativa (-3 mmHg) con 
respecto a la pAT, lo que hace que el aire entre por las vías aéreas; durante la espiración la pAV 
aumenta (+3 mmHg) lo que obliga al aire a salir; por diferencia de presión. 
Si recordamos un poco la anatomía respiratoria, vamos a ver que los pulmones solo están 
unidos físicamente al cuerpo a nivel de los hilios. Hay una membrana que recubre a los pulmones, 
llamada pleura. Esta está compuesta por 2 membranas, la visceral y la parietal (en realidad es una 
sola que se refleja a si misma), la primera esta adherida al pulmón y la segunda a la pared torácica. 
En medio de estas 2 hojas se encuentra un espacio, el espacio intrapleural, aquí hay líquido pleural 
(lubricante proteínico) que lubrica las superficies para que se produzcan los movimientos 
respiratorios sin roces. Las membranas del espacio intra pleural constantemente absorben cualquier 
gas o liquido que penetra en dicho espacio. Esto genera un vació parcial que obliga a los pulmones 
a mantenerse unidos a la caja torácica. La causa de que exista presión negativa es que los capilares 
de la pleura visceral absorben liquido del espacio intrapleural generando la misma. Estos capilares 
con una presión de 7 mmHg son parte del sistema circulatorio pulmonar. 
La presión normal intrapleural es de –10 y –12 mmHg, esta presión negativa actúa para 
conservar las 2 pleuras unidas. Cuando la caja torácica aumenta de tamaño la pleura parietal la 
sigue, y gracias a la presión negativa la pleura visceral y el parénquima pulmonar también. 
Cuando tenemos presencia de aire en el espacio intrapleural, las hojas parietal y visceral se 
separan ocasionando un Neumotorax; este puede ocurrir de forma espontánea o ser ocasionada por 
un traumatismo o yatrogenia. El Neumotorax lo podemos clasificar en: espontáneo, traumático, 
diagnóstico, o a tensión. En el momento que esto sucede la presión negativa entre ambas hojas se 
pierde por lo que el pulmón y la pared torácica dejan de estar unidas, y como vamos a ver mas 
adelante por propiedades propias del pulmón este tiende a colapsarse dejando de ser funcionante. 
El neumotórax puede ser mortal. Su tratamiento inmediato es la toracotomía con sonda o la 
inserción de un tubo en el pecho. Se inserta un tubo largo, flexible y hueco a través de las costillas 
en el espacio pleural y se ata a un dispositivo de succión. Esto permite evacuar el aire del espacio 
pleural y facilita que el pulmón se expanda de nuevo. La sonda torácica se mantiene fija hasta que 
las fugas pulmonares se sellen por su propia cuenta, lo que normalmente ocurre entre dos y cinco 
días. 
 
Concluyendo podemos decir que la inspiración es un fenómeno activo en el cual actúan los 
músculos inspiratorios, principalmente el diafragma, para generar un aumento de tamaño de la caja 
torácica y por consiguiente de los pulmones. Este proceso hace generar una pAV menor que la pAT 
y por consiguiente entrada de aire a la cavidad pulmonar. En cuanto a la espiración, es un proceso 
generalmente pasivo, por lo cual la sola relajación del diafragma hace revertir casi por completo el 
mecanismo anterior, también ayuda el parénquima pulmonar porque es un tejido elástico, muy 
distensible, que tiende a volver a su mínima expresión como si fuese un resorte. 
 
La distensibilidad del pulmón depende del tejido elástico (parénquima pulmonar) y de la 
tensión superficial del líquido que revisten los alvéolos. Los alvéolos están interconectados y varían 
en cuanto a su diámetro. Si la tensión superficial se mantuviera constante, no podrían coexistir 
alvéolos de distintos tamaños. La presión en los alvéolos más pequeños es mayor que en los 
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alvéolos grandes, lo que hace que el aire en los alvéolos más pequeños se vacíe en los más 
grandes. Con volúmenes pulmonares pequeños, los alvéolos mas pequeños tienden a colapsarse, 
fenómeno que se denomina atelectasia. 
Existe una sustancia que se acumula y se secreta en los alvéolos por células llamadas 
Neumocitos tipo II (del epitelio normal del alveolo), esta es un lipoproteína denominada 
SURFACTANTE o sustancia tensoactiva, que tiene como función la de impedir el colapso del 
alveolo actuando como detergente y disminuyendo la tensión superficial. 
Cuando esta sustancia falta en el RN los pulmones no se pueden distender fácilmente 
generando una enfermedad conocida como “Distress respiratorio del RN” o “Enfermedad de la 
Membrana Hialina”. Esta patología como dijimos se debe a la falta de Surfactante Pulmonar, que 
provoca un aumento de la tensión superficial y una tendencia de los pulmones hacia el colapso. Esta 
sustancia comienza a secretarse y lograr alcanzar la totalidad de la superficie pulmonar hacia la 
semana 28; por lo que RN antes de este tiempo (RNPT) tienen una gran posibilidad de presentar la 
enfermedad. Para mejorar esta patología se debe tener un control estricto del niño y se le debe 
administrar Surfactante Exógeno, y así dar tiempo al organismo del infante que lo empiece a 
fabricar. 
 
REGULACIÓN 
 
 La ventilación es controlada por el sistema nervioso, que ajusta la frecuencia y la amplitud 
de la inspiración y espiración de acuerdo con las demandas del organismo. Lo hace de tal manera 
que las presiones de oxígeno y dióxido de carbono en la sangre arterial casi no se alteran. El ritmo y 
la profundidad de los movimientos respiratorios están controlados por neuronas específicas del 
bulbo raquídeo. Estas neuronas son responsables de la respiración normal, que es acompasada y 
autónoma, por otra parte, el centro respiratorio también se encuentra bajo influencia de estructuras 
nerviosas superiores, como la protuberancia, el mesencéfalo y la corteza cerebral, que permite el 
control voluntario de la ventilación. 
 Las neuronas del bulbo activan a las neuronas motoras de la médula espinal, provocando la 
contracción de los músculos intercostales y del diafragma, permitiendo que se produzca la 
inspiración. La actividad de las neuronas respiratorias se considera espontánea. Sin embargo, 
periódicamente se inhiben estas neuronas y se produce la espiración. 
Junto con esta continua actividad propia de las neuronas respiratorias, éstas reciben 
señales de receptores sensibles al CO2, O2 e H+, así como de receptores provenientes de: 
quimiorreceptores centrales (en la cara ventral del bulbo raquídeo), quimiorreceptores periféricos (en 
el cayado de la aorta y el inicio de las arterias carótidas que irrigan el cerebro), receptores de 
estiramiento del parénquima pulmonar, por la irritación en las vías aéreas inferiores (bronquios y 
bronquiolos) y receptores del dolor en los capilares pulmonares. Células quimiorreceptores 
transmiten una continua información a las neuronas respiratorias de la cantidad de O2 en sangre. 
La concentración de CO2 e H+ se detecta simultáneamente en zonas del cerebro y 
quimiorreceptores de las arterias carótidas. La información, así, es proporcionada por un número 
diverso de sensores independientes. 
 Este sistema es extremadamente sensible a cambios muy pequeños de la composición 
química de la sangre, especialmente al H+, que refleja la concentración de CO2. Si el CO2 aumenta 
aunque sea solo ligeramente, el ritmo respiratorio se intensifica en profundidad y rapidez, 
permitiendo que se lave más CO2, hasta que la concentración de H+ vuelva a la normalidad. Si 
deliberadamente uno se hiperventila durante unos momentos, se sentirá algo aturdido y mareado 
debido a la mayor alcalinidad de la sangre. 
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VOLÚMENES PULMONARES 
ESPIROMETRIA: es un examen que permite la medición de volúmenes pulmonares. Es un 
examen barato que demora aproximadamente 15 minutos, sin riesgos, constituyendo el 
procedimiento más utilizado. Los volúmenes funcionales que mide este examen son los siguientes: 
- Capacidad Vital Forzada (CVF): volumen máximo de aire que puede ser exhalado 
forzadamente después de una inspiración hasta la CPT (2,4 L) 
- Volumen Espiratorio Forzado dentro del primer segundo (VEF1 o FEM1): volumen máximo 
de aire espirado en el 1°seg forzadamente después de una inhalación hasta la CPT (3,8 L). 
- Flujo espiratorio forzado del 25 y 75% (FEF25-75 o FEF25-75) flujo medio máximo, medido 
trazando una línea entre los puntos que representan el 25 y el 75 % de la CPT (4,7 L/seg) 
- Relación VEF1/CVF: porcentaje de la capacidad vital forzada exhalada en 1 seg (80%) 
Los valores normales de estos volúmenes son definidos operacionalmente como todos 
aquellos valores que están por sobre el percentil 5 de la población. Estos valores dependen de 
variables como edad, sexo y estatura además de las características raciales de la población. 
 
• Volumen Corriente: (VT) aire inspirado y espirado en cada respiración normal (500 ml) 
• Volumen de Reserva Inspiratoria: (VRI) volumen máximo de aire que puede ser inspirado 
después de una espiración normal (3000 ml) 
• Volumen de Reserva Espiratoria: (VRE) volumen de aire que puede ser espirado después de 
una espiración normal (1100 ml) 
• Volumen de Residual: (VR) volumen de aire remanente en pulmón después de la espiración 
máxima (1200 ml) 
• Capacidad Inspiratoria: (CI) volumen máximo de aire inhalado después de una inspiración 
normal (3500 ml) 
• Capacidad Funcional residual : (CRF) volumen de aire que permanece en los pulmones después 
de una espiración normal (2300 ml) 
• Capacidad Vital: (CV) volumen máximo de aire que puede ser inspirado o espirado (4600 ml). 
Sirve para estudiar la mecánica pulmonar. 
• Capacidad Pulmonar Total: (CPT) volumen de aire en ambos pulmones al final de una inhalación 
máxima (5800 ml). 
• Volumen Muerto (VD): No todo el aire o volumen del VT llega a los alvéolos, parte de este se 
queda en el área de conducción, denominándose VD anatómico (150 ml); y otra parte se queda 
en alvéolos mal perfundidos, denominándose VD alveolar. La suma de ambos el VD nos da el 
VD fisiológico (VD fisiológico = VD alveolar + VD anatómico). En individuos sanos el VD 
fisiológico es aproximadamente igual al VD anatómico. 
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Las indicaciones de espirometría son las siguientes: 
 
a) Evaluación diagnóstica 
-Evaluar síntomas como tos, disnea, ortopnea. 
- Evaluar signos: hiperinsuflación, espiración prolongada, sibilancias. 
-Evaluar resultados anormales de exámenes como hipoxemia, hipercapnia, policitemia o 
radiografías anormales de tórax. 
b) Screening: se utiliza en personas con factores de riesgo de enfermedad pulmonar y 
trabajadores expuestos a sustancias dañinas. 
c) Medir efecto de la enfermedad sobre la función pulmonar. 
d) Riesgo preoperatorio: son contraindicación quirúrgica VEF1< 50% o VEF1< 0.8 lt. 
e) Evaluar pronóstico 
f) Monitorización 
- Evaluar efectividad de intervenciones terapeúticas. Ej.: broncodilatadores , corticoides. 
- Evolución de enfermedades como EPOC, enfermedad intersticial pulmonar y Guillain Barré. 
-Detección de reacción adversa a drogas . ( Ej.: amiodarona) 
g) Determinar discapacidad: es uno de los exámenes fundamentales requeridos para acceder a 
jubilación. 
 
Glosario 
- Hipoxia: disminución de O2 en los tejidos. 
§ Hipoxia Hipoxica: disminución de O2 en la atmósfera 
§ Hipoxia Anémica: la cantidad de O2 transportada es insuficiente 
- Cianosis: color azulado que aparece en mucosa, lechos de la uñas y es cuando al Hb es 
menor de 5 gr./100 ml. 
- Tos: un elemento irritante en la mucosa traqueobronquial provoca una inspiración profunda 
seguida de una espiración forzada con glotis cerrada. La presión intrapulmonar vence la 
fuerza desarrollada por los músculos laringeos y el contenido es expulsado. 
- Estornudo: se produce una espiración forzada con la glotis abierta siendo el aire expelido 
por la nariz arrastrando las secreciones. 
- Bostezo: es una inspiración profunda seguida de una breve espiración provocada por 
hipoventilación, somnolencia o aburrimiento.