TEMA 4 SISTEMA RESPIRATORIO

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1 TEMA 4 SISTEMA RESPIRATORIO 1. Definición de sistema respiratorio 2. Tracto respiratorio superior Nariz y fosas nasales Senos paranasales Laringe Tráquea 3. Tracto respiratorio inferior Pulmones Bronquios Unidad respiratoria 4. Estructuras accesorias 5. Sistema respiratorio: fisiología Proceso de la respiración Ventilación pulmonar Intercambio alvéolo-capilar Transporte de oxígeno Transporte de dióxido de carbono Control de la respiración

2 1. DEFINICIÓN DEL SISTEMA RESPIRATORIO El sistema respiratorio está formado por las estructuras que realizan el intercambio de gases entre la atmósfera y la sangre. El oxígeno (O2) es introducido dentro del cuerpo para su posterior distribución a los tejidos y el dióxido de carbono (CO2) producido por el metabolismo celular, es eliminado al exterior. Además interviene en la regulación del ph corporal, en la protección contra los agentes patógenos y las sustancias irritantes que son inhalados y en la vocalización, ya que al moverse el aire a través de las cuerdas vocales, produce vibraciones que son utilizadas para hablar, cantar, gritar... El proceso de intercambio de O2 y CO2 entre la sangre y la atmósfera, recibe el nombre de respiración externa. El proceso de intercambio de gases entre la sangre de los capilares y las células de los tejidos en donde se localizan esos capilares se llama respiración interna. 2. TRACTO RESPIRATORIO SUPERIOR 2.1 NARIZ Y FOSAS NASALES La nariz es la parte superior del sistema respiratorio y varía en tamaño y forma en diferentes personas. La parte superior de la nariz es ósea, se llama puente de la nariz. La parte inferior de la nariz es cartilaginosa y se compone de cartílagos hialinos. En el interior de la nariz se encuentra el tabique nasal que es parcialmente óseo y parcialmente cartilaginoso y divide a la cavidad nasal en dos partes llamadas las fosas nasales. Las fosas nasales se abren al exterior por dos aberturas llamadas los orificios o ventanas nasales y se comunican con la nasofaringe por dos orificios posteriores o coanas. Las fosas nasales en su parte más exterior contienen un cierto número de gruesos pelos cortos o vibrisas, y en su parte restante, por una membrana mucosa con epitelio seudoestratificado columnar ciliado. Las vibrisas atrapan las partículas más grandes suspendidas en el aire inspirado antes de que alcancen la mucosa nasal, mientras que el resto de partículas es atrapado por una fina capa de moco segregada por las glándulas mucosas del epitelio, que luego es propulsado por los cilios hacia la faringe para ser deglutido e inactivado en el estómago. Otra estructura que podemos observar son los cornetes. Son estructuras formadas por hueso esponjoso cubiertos por mucosa nasal. Su número por lo general es de tres, aunque pueden llegar a cinco.

3 Sus funciones son: Humidificar y filtrar el aire que llega a los pulmones gracias a la mucosa que los recubren y el muscus Calentar el aire antes de que ingrese a los pulmones ya que están altamente vascularizados. Se dividen en cornete inferior, medio y superior. El cornete superior y medio están insertados en el hueso del etmoides, y el cornete inferior se va insertar en el hueso palatino. Debajo de cada uno de los cornetes están los meatos, que son las vías de comunicación de la nariz con los senos paranasales. Y sirven como puertas de salida del moco que exudan los senos

4 2.2. SENOS PARANASALES Los senos paranasales son cavidades llenas de aire, de diferente tamaño y forma según las personas, que se originan al introducirse la mucosa en los huesos del cráneo contiguos. Los huesos que poseen cavidades aéreas son el frontal, el etmoides, el esfenoides y el maxilar superior. En el recién nacido, la mayoría de senos están ausentes y durante la infancia y la adolescencia crecen. El crecimiento de los senos altera el tamaño y la forma de la cara y da resonancia a la voz. Estos son: senos frontales, senos etmoidales, senos esfenoidales, senos maxilares. 2.3 LARINGE Es un órgano especializado que se encarga de la fonación o emisión de sonidos con la ayuda de las cuerdas vocales, situadas en su interior. Está tapizada por una membrana mucosa y su esqueleto está formado por cartílagos unidos entre sí por diversos ligamentos. el tiroides, el cricoides y la epiglotis. Es el más grande de los cartílagos laríngeos y está compuesto por 2 láminas de cartílago hialino que se fusionan por delante formando la prominencia laríngea o nuez de Adán que es más marcada en los hombres porque el ángulo de unión de las láminas es mayor que en las mujeres. Cartílago epiglotis tiene forma de raqueta, está formado por cartílago elástico y situado por detrás de la lengua y por delante del orificio de entrada a la laringe. Su borde superior es libre y forma el borde superior del orificio laríngeo y su borde inferior está unido al cartílago tiroides.

5 En ella se sitúan las cuerdas vocales. Cada cuerda vocal está compuesta por un ligamento, por una membrana elástica y por fibras de músculo estriado. Al hablar, las cuerdas vocales se aproximan mucho. Los cambios en el tono de voz se deben a variaciones en la tensión y en la longitud de las cuerdas vocales y en la intensidad de los esfuerzos respiratorios, así por ejemplo, los tonos bajos de la voz de los hombres se deben a la mayor longitud de sus cuerdas vocales. 3 TRÁQUEA Es un ancho tubo que continúa a la laringe y está tapizado por una mucosa con epitelio pseudoestratificado columnar ciliado. La luz del tubo se mantiene abierta por medio de una serie de cartílagos hialinos en forma de C con la parte abierta hacia atrás. Termina al dividirse en los bronquios principales derecho e izquierdo. 3. TRACTO RESPIRATORIO INFERIOR 3.1 PULMONES Los pulmones son los órganos esenciales de la respiración. Son ligeros, blandos, esponjosos y muy elásticos. Durante la primera etapa de la vida son de color rosado, pero al final son oscuros y moteados debido al acúmulo de partículas de polvo inhalado que queda atrapado en los fagocitos (macrófagos) de los pulmones a lo largo de los años. Cada pulmón está contenido dentro de un saco pleural en la cavidad torácica, y está separado uno del otro por el corazón. El pulmón derecho es mayor y que el izquierdo. El pulmón izquierdo está dividido en un lóbulo superior e inferior. El pulmón derecho está dividido en tres lóbulos: superior, medio e inferior.

6 3.2 BRONQUIOS Los bronquios principales son dos tubos formados por anillos completos de cartílago hialino, uno para cada pulmón, y se dirigen hacia abajo y afuera desde el final de la tráquea hasta los pulmones. Una vez dentro de los pulmones, los bronquios se dividen continuamente. Cada bronquio principal se divide en bronquios lobulares (2 en el lado izquierdo y 3 en el lado derecho) cada uno correspondiente a un lóbulo del pulmón. Cada bronquio lobular se divide, a su vez, en bronquios segmentarios y estos a su vez en bronquiolos respiratorios. Toda esta ramificación bronquial se parece a un árbol invertido y por ello se llama árbol bronquial. 3.3 UNIDAD RESPIRATORIA Cada bronquiolo respiratorio se divide en varias vías que se abren a numerosos sacos alveolares y alvéolos. Cada saco alveolar está formado por varios alvéolos y cada alvéolo es una bolsa redondeada con un diámetro de unas 3oo micras. En los 2 pulmones hay alrededor de unos 300 millones de alvéolos. 4. ESTRUCTURAS ACCESORIAS 4.1 PLEURAS Son membranas serosas. Una serosa consiste en una fina capa de tejido conjuntivo laxo cubierta por una capa de epitelio simple y como el epitelio es siempre el mismo en todas las serosas, se le da el nombre genérico de mesotelio.

7 Cada pulmón está cubierto por una membrana serosa llamada pleura visceral. La cavidad torácica está cubierta por otra membrana serosa llamada pleura parietal. El espacio que hay entre ambas pleuras se llama cavidad pleural. Las cavidades pleurales están cerradas herméticamente en ellas existe un líquido seroso lubrificante, el líquido pleural, cuya misión es reducir el roce entre las capas parietal y visceral de cada lado para que no haya interferencias con los movimientos respiratorios. 5. SISTEMA RESPIRATORIO: FISIOLOGÍA 5.1 PROCESO DE RESPIRACIÓN Respiración externa: proceso de intercambio de oxígeno (O2) y dióxido de carbono (CO2) entre la sangre y la atmósfera. Respiración interna: proceso de intercambio de gases entre la sangre de los capilares y las células de los tejidos en donde se localizan esos capilares. El proceso de la respiración se divide en 3 etapas principales: 1. La ventilación pulmonar: engloba el proceso de inspiración y espiración. 2. La difusión de gases: consiste en el paso del oxígeno y del dióxido de carbono desde los alvéolos a la sangre y viceversa. 3. El transporte de gases por la sangre y los líquidos corporales hasta llegar a las células y viceversa. 5.2 VENTILACIÓN PULMONAR El aire atmosférico es una mezcla de gases y vapor de agua. La presión total de una mezcla de gases es la suma de las presiones de los gases individuales. La presión atmosférica a nivel del mar es 760 mmhg. La presión de un gas en una mezcla de gases, se llama presión parcial de ese gas y es determinado por su abundancia en la mezcla. Para encontrar la presión parcial, se multiplica la presión atmosférica (Patm) por la contribución relativa del gas (%) a la mezcla de gases que constituye el aire: Ejemplo: presión parcial de oxígeno (P02) = 760 mmhg x 21% = 160 mmhg La presión parcial de los gases varía dependiendo de la cantidad de vapor de agua del aire. Cuando hay mucha humedad en el aire, la presión parcial de los gases disminuye porque disminuye la cantidad de esos gases en el aire que respiramos. Por convención, en fisiología respiratoria se considera a la presión atmosférica como 0 mmhg. Así que cuando hablamos de una presión negativa nos referimos a una presión por debajo de la presión atmosférica y de una presión positiva nos referimos a una presión por encima de la atmosférica. El flujo de aire hacia adentro y hacia afuera de los pulmones depende de la diferencia de presión. Presión en los pulmones debe ser mayor o menor que la presión atmosférica para que el aire pueda fluir entre el medio ambiente y los alvéolos.

8 Como los pulmones son incapaces de expandirse y contraerse por sí mismos, tienen que moverse en asociación con el tórax. Los pulmones están pegados a la caja torácica por el líquido pleural que se encuentra entre las dos hojas pleurales. Durante la inspiración, la contracción del diafragma y de los músculos inspiratorios da lugar a un incremento de la capacidad de la cavidad torácica, con lo que la presión intrapulmonar se hace ligeramente inferior con respecto a la atmosférica, lo que hace que el aire entre en las vías respiratorias. Durante la espiración, los músculos respiratorios se relajan y vuelven a sus posiciones de reposo. A medida que esto sucede, la capacidad de la cavidad torácica disminuye con lo que la presión intrapulmonar aumenta con respecto a la atmosférica y el aire sale de los pulmones. 5.3 INTERCAMBIO ALVÉOLO-CAPILAR Una vez que los alvéolos se han ventilado con aire nuevo, el siguiente paso en el proceso respiratorio es la difusión del oxígeno (O2) desde los alvéolos hacia la sangre y del dióxido de carbono (CO2) en dirección opuesta. La cantidad de oxígeno y de dióxido de carbono que se disuelve en el plasma depende del gradiente de presiones y de la solubilidad del gas. Ya que la solubilidad de cada gas es constante, el principal determinante del intercambio de gases es el gradiente de la presión parcial del gas a ambos lados de la membrana alvéolo-capilar. Los gases fluyen desde regiones de elevada presión parcial a regiones de baja presión parcial. En qué dirección se mueve el oxígeno? La PO2 normal en los alvéolos es de 100 mmhg mientras que la PO2 normal en la sangre venosa que llega a los pulmones, es de 40 mmhg. Por tanto, el oxígeno se mueve desde los alvéolos al interior de los capilares pulmonares. En qué dirección se mueve el dióxido de carbono? La PCO2 normal en los alvéolos es de 40 mmhg mientras que la PCO2 normal de la sangre venosa que llega a los pulmones es de 46 mmhg. Por tanto, el dióxido de carbono se mueve desde el plasma al interior de los alvéolos. A medida que difunde más gas de un área a otra de la membrana llega un momento en que las presiones a ambos lados de la membrana alvéolo-capilar se igualan y la difusión se detiene.

9 5.4 TRANSPORTE DE OXÍGENO Una vez que el oxígeno (O2) ha atravesado la membrana respiratoria y llega a la sangre pulmonar, tiene que ser transportado hasta los capilares de los tejidos para que pueda difundir al interior de las células. El transporte de O2 por la sangre se realiza principalmente en combinación con la hemoglobina (Hb), aunque una pequeña parte de oxígeno se transporta también disuelto en el plasma. La hemoglobina (Hb) es una proteína unida a un pigmento responsable del color rojo de la sangre, y situada en el interior de los hematíes. Cada molécula de Hb está formada por 4 subunidades proteicas consistentes, cada una de ellas, en un grupo hemo (pigmento) unido a una globina (cadena polipeptídea), y posee 4 átomos de hierro (Fe), cada uno de los cuales está localizado en un grupo hemo. Como cada átomo de Fe puede fijar una molécula de oxígeno (O2), en total 4 moléculas de O2 pueden ser transportadas en cada molécula de Hb. La combinación de la hemoglobina con el O2 constituye la oxihemoglobina. Cuando la sangre arterial llega a los capilares de los tejidos, la Hb libera parte del O2 que transporta. Esto se produce porque la presión parcial del O2 en el líquido intersticial (líquido situado entre las células) de los tejidos (<40 mmhg) es mucho menor que la del O2 de los capilares (100 mmhg). La cantidad de oxígeno que libera la Hb para una célula es determinada por la actividad metabólica de la misma. A más actividad metabólica, más oxígeno consumido por las células. 5.5 TRANSPORTE DE DIÓXIDO DE CARBONO La producción de dióxido de carbono (CO2) se realiza en los tejidos como resultado del metabolismo celular, de donde es recogido por la sangre y llevado hasta los pulmones. La sangre venosa transporta el CO2 de 3 maneras: Combinado con la hemoglobina (Hb) (20%) En forma de bicarbonato (73%) El dióxido de carbono difunde al interior de los hematíes en donde reacciona con agua en presencia de un enzima, la anhidrasa carbónica, para formar ácido carbónico. El ácido carbónico se disocia en un ión de hidrógeno y unión de bicarbonato por medio de una reacción reversible: CO2 + H2O < > CO3H2 < > HCO3 + H+ Los productos finales deben ser eliminados En solución simple (7%) 5.6 CONTROL DE LA RESPIRACIÓN Está controlado por 2 mecanismos nerviosos interdependientes: a) Un sistema VOLUNTARIO: localizado en la corteza cerebral, por el que el ser humano controla su frecuencia y su profundidad respiratoria voluntariamente, por ejemplo al tocar un instrumento o al cantar. b) Un sistema AUTOMÁTICO O INVOLUNTARIO: localizado en el tronco del encéfalo que ajusta la respiración a las necesidades metabólicas del organismo, es el centro respiratorio (CR)

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