BIOFÍSICA DE LOS FLUIDOS, HEMODINÁMICA
Y RESPIRACIÓN
VISCOSIDAD
SANGUÍNEA Y PERFILES DE FLUJO. CONTINUIDAD. LEY DE POISEVILLE.
Ley de
Poiseuille
La ley de Poiseuille (también
conocida como ley de
Hagen-Poiseuille) después de los experimentos llevados a cabo en 1839 por Gotthilf Heinrich Ludwig Hagen(1797-1884) es
una ley que permite determinar el flujo laminar estacionario ΦV de
un líquido incompresible y
uniformemente viscoso (también denominado fluido newtoniano) a través de
un tubo cilíndrico de sección circular constante. Esta ecuación fue derivada
experimentalmente en 1838, formulada y publicada en 1840 y 1846por Jean Louis Marie Poiseuille (1797-1869).
Hemodinámica
La hemodinámica es aquella parte de
la biofísica que se encarga del estudio de la dinámica de la sangre en el
interior de las estructuras sanguíneas como arterias, venas, vénulas,
arteriolas y capilares así como también la mecánica del corazón propiamente
dicha mediante la introducción de catéteres finos a través de las arterias de
la ingle o del brazo. Esta técnica conocida como cateterismo cardíaco permite
conocer con exactitud el estado de los vasos sanguíneos de todo el cuerpo y del
corazón.
La presión sanguínea es la presión ejercida por la sangre circulante sobre las paredes
de los vasos sanguíneos, y
constituye uno de los principales signos vitales.
La presión de la sangre disminuye a
medida que la sangre se mueve a través de arterias, arteriolas, vasos
capilares, y venas; el término presión sanguínea generalmente
se refiere a la presión arterial,
es decir, la presión en las arterias más grandes, las arterias que forman los
vasos sanguíneos que toman la sangre que sale desde el corazón.
La presión arterial varía durante el ciclo cardíaco de
forma semejante a una función sinusoidal lo cual permite distinguir una presión
sistólica que es definida como el máximo de la curva de presión en las arterias
y que ocurre cerca del principio del ciclo cardíaco durante la sístole o
contracción ventricular; la presión arterial diastólica es el valor mínimo de
la curva de presión (en la fase de diástole o relajación ventricular del ciclo
cardíaco). La presión media a través del ciclo cardíaco se indica como presión
sanguínea media; la presión de pulso refleja la diferencia entre las presiones
máxima y mínima medidas.
Presión
La presión arterial (presión sanguínea en las arterias)
puede registrarse fácilmente, sin esfuerzo y de manera indolora, lo que supone
una ventaja tanto para los pacientes como para los médicos. Además la medición
de la presión arterial tiene un coste mínimo. Estos factores convierten los
controles de la presión en un método de reconocimiento disponible y aplicable
en prácticamente cualquier lugar. La presión sanguínea se mide en mmHg
(milímetros de mercurio). Los valores de presión arterial normales en los
adultos se sitúan aproximadamente en 120/80 mmHg, a partir de 140/90 mmHg se
habla de hipertensión arterial. La primera cifra se denomina “valor sistólico”;
la segunda es el “valor diastólico
|
Categoría
|
Sistólica (mmHg)
|
Diastólica (mmHg)
|
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12 meses Hermano
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86-93
|
60-62
|
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9 años Hermano
|
95-101
|
65-69
|
|
14 años Hermano
|
101-110
|
68-74
|
|
20 años Prima
|
120-129
|
80-84
|
|
43 Mamá (hipertensa)
|
140
|
90
|
Fisiología
La presión arterial media (MAP) es la presión promedio
medida sobre un ciclo cardíaco completo. No se trata de una media aritmética,
pues está relacionado con la capacidad de perfundir TODOS los tejidos del
cuerpo. La forma sencilla de calcularla es:
Las arterias más grandes, incluyendo las suficientemente
grandes para verse sin ampliación, son conductos de baja resistencia con altos
índices de flujos, que generan solamente pequeñas caídas en la presión
(asumiendo que no hay un cambio aterosclerótico avanzado). Por ejemplo, con un
sujeto en posición supina (acostado boca arriba), la sangre típicamente
experimenta solo una caída de 5 mmHg (0,67 kPa) en la presión media, cuando
viaja desde el corazón a los dedos del pie.
Regulación
La regulación endógena de la presión arterial no es
entendida completamente. Actualmente han sido bien caracterizados tres
mecanismos de regulación de la presión sanguínea:
Reflejo barorreceptor barorreceptores en varios órganos
pueden detectar cambios en la presión arterial, y ajustan la media de la
presión arterial alterando tanto la fuerza y la velocidad de las contracciones
del corazón, como la resistencia periférica total.
Fisiopatología
La diagnosis de anormalidades en la presión sanguínea
puede requerir mediciones sucesivas. Puesto que la presión arterial varía en el
día, las mediciones deben ser tomadas al mismo tiempo del día para asegurarse
que las lecturas sean comparables. Las horas convenientes son:
Inmediatamente después de despertar, mientras el cuerpo
todavía está descansando/inactivo, (antes de lavarse/vestirse y antes de tomar
el desayuno o una bebida)
Inmediatamente después de finalizar el trabajo
La presión arterial que excede los valores normales es
llamada hipertensión arterial. En sí misma es solamente un problema agudo (ver
emergencia hipertensiva). Pero debido a sus efectos indirectos a largo plazo (y
también como indicador de otros problemas) es una preocupación seria para los
médicos que la diagnostican.
Presión
arterial baja
La presión sanguínea que es demasiado baja se conoce como
hipotensión. La semejanza en la pronunciación con la hipertensión puede causar
la confusión.
La presión sanguínea baja puede ser un signo de
enfermedad severa y requiere la atención médica urgente.
Medición
La presión arterial puede ser medida no invasiva o
invasivamente (penetrando la piel y midiendo dentro de los vasos sanguíneos).
La segunda, generalmente está restringida a las instalaciones de un hospital.
Medición no
invasiva
La mediciones no invasivas por auscultación (del latín
escuchar) y oscilométrica, son más simples y más rápidas que las mediciones
invasivas, requieren menos pericia para llevarlas a cabo, virtualmente no
tienen complicaciones, y son menos desagradables y dolorosas para el paciente. Sin
embargo, las mediciones no invasivas pueden tener una exactitud algo más baja y
pequeñas diferencias sistemáticas en los resultados numéricos. Los métodos de
medición no invasivos son más comúnmente usados para exámenes y monitoreos
rutinarios.
Métodos de
palpación
Un valor sistólico mínimo puede ser estimado
aproximadamente por palpación, sin ningún equipo, un método usado más
frecuentemente en situaciones de emergencia. La palpación de un pulso radial
indica una presión sanguínea mínima de 80 mmHg (11 kPa), un pulso femoral
indica por lo menos 70 mmHg (9,3 kPa), y un pulso en la arteria carótida un
mínimo de 60 mmHg (8,0 kPa). Sin embargo, un estudio indicó que este método no
era lo suficientemente exacto y con frecuencia sobrestimaba la presión sanguínea
sistólica del paciente.6 Un valor más exacto de la presión sanguínea sistólica
puede ser obtenido con un Esfigmomanómetro y palpando para cuando retorna un
pulso radial.7 Debido a que una presión diastólica no puede ser obtenida con
este método, las presiones arteriales obtenidas por la palpación se anotan como
"<systolic>/P".8
Métodos de
auscultación
Método auscultatorio anaeroide con esfigmomanómetro y
estetoscopio.
Manómetro de mercurio.
El método auscultorio usa un estetoscopio y un
esfigmomanómetro. Esto abarca un brazalete inflable (Riva-Rocci) que se coloca
alrededor de la parte superior del brazo izquierdo (puede ser tomada en el
derecho pero sería erróneo pues la medición obtenida no sería exacta debido al
recorrido propio de las arterias), arriba del codo, a aproximadamente la misma
altura vertical que el corazón, que va conectado a un manómetro de mercurio o
aneroide. El manómetro de mercurio, que se considera el estándar de oro para la
medición de la presión sanguínea, mide la altura de una columna del mercurio,
dando un resultado absoluto sin la necesidad de calibración, y por lo tanto no
sujeto a los errores y a la posible inexactitud de la calibración que afectan a
otros métodos. El uso de los manómetros de mercurio es a menudo requerido en
pruebas clínicas y para la medición clínica de la hipertensión en pacientes de
riesgo elevado, como las mujeres embarazadas.
Un brazalete del tamaño apropiado es ajustado e inflado
manualmente al apretar repetidamente un bulbo de goma hasta que la arteria
braquial es ocluida totalmente. Escuchando con el estetoscopio la arteria
braquial en el codo, el examinador libera lentamente la presión en el
brazalete. Cuando la sangre apenas comienza a fluir en la arteria, el flujo
turbulento crea un "silbido" o palpitación (primer sonido de
Korotkoff). La presión en la cual este sonido se oye primero es la presión
sanguínea sistólica. La presión del brazalete sigue liberándose hasta que no se
puede oír ningún sonido (quinto sonido de Korotkoff) en la presión sanguínea
diastólica. A veces, la presión es palpada (sentida a mano) para conseguir una
estimación antes de la auscultación.
Métodos
oscilométricos
Los métodos oscillométricos a veces son usados en
mediciones a largo plazo y a veces en la práctica general. El equipo es
funcionalmente similar al del método auscultatorio, pero, en vez de usar el
estetoscopio y el oído del experto, tiene en el interior un sensor de presión
electrónico (transductor) para detectar el flujo de sangre. En la práctica, el
sensor de presión es un dispositivo electrónico calibrado con una lectura
numérica de la presión sanguínea. A diferencia del intrínsecamente exacto
manómetro del mercurio, para mantener la exactitud, la calibración debe ser
chequeada periódicamente. En la mayoría de los casos el brazalete es inflado y
desinflado por una bomba y unas válvulas operadas eléctricamente, que se pueden
ajustar en la muñeca (elevada a la altura del corazón), aunque se prefiera la
parte superior del brazo. Estos instrumentos varían ampliamente en exactitud, y
deben ser chequeados en intervalos específicos y recalibrados si fuera
necesario
El brazalete es inicialmente inflado a una presión
superior a la presión sanguínea sistólica, y después, durante un período de
cerca de 30 segundos, se reduce hasta llegar a un nivel por debajo de la
presión diastólica. Cuando el flujo de sangre es nulo (presión del brazalete
excediendo la presión sistólica), o sin obstáculo (presión del brazalete debajo
de la presión diastólica), la presión del brazalete será esencialmente
constante. Es esencial que el tamaño del brazalete sea el correcto: los
brazaletes de tamaño insuficiente pueden dar una presión demasiado alta,
mientras que los brazaletes de gran tamaño muestran una presión demasiado baja.
Cuando el flujo de sangre está presente, pero restringido, la presión del
brazalete, que es monitoreada por el sensor de presión, variará periódicamente
en sincronía con la expansión y contracción cíclicas de la arteria braquial, es
decir, oscilará. Los valores de la presión sistólica y diastólica son
computados usando un algoritmo, no son realmente medidos desde los datos en
bruto. Los resultados computados son exhibidos en una pantalla.
Medición
invasiva
La presión sanguínea arterial (BP) es más precisamente
medida invasivamente a través de una línea arterial. La medición invasiva de la
presión arterial con cánulas intravasculares implica la medición directa de la
presión arterial colocando una aguja de cánula en una arteria (usualmente las
arterias radial, femoral, dorsal del pie o braquial). Esto es hecho en un
hospital generalmente por un anestesiólogo o un cirujano
TENSIÓN ARTERIAL Y FLUJO SANGUÍNEO.
Tensión
arterial
La tensión
(opresión) arterial es la medida de la presión que la sangre ejerce sobre las
paredes de las arterias como consecuencia del bombeo del corazón y la
contracción de las paredes arteriales.
Al contraerse
el corazón, esta presión arterial es la tensión arterial sistólica (también
llamada alta o máxima). Cuando se relaja (para que entre sangre de nuevo en sus
cavidades), la presión arterial es la tensión arterial diastólica (también
llamada baja o mínima).
Flujo sanguíneo
El flujo sanguíneo es la cantidad
de sangre que
atraviesa la sección de un punto dado de la circulación en un
período determinado. Normalmente se expresa en mililitros por minuto o litros
por minuto, se abrevia Q.
El análisis de los factores que determinan el flujo sanguíneo es relativamente
complejo ya que es un flujo pulsátil, que discurre
por un circuito cerrado de tubos distensibles con múltiples ramificaciones
y de calibre variable.
MECÁNICA CIRCULATORIA. SÍSTOLE, DIÁSTOLE Y PULSO
Sístole
ventricular
La sístole ventricular es la
contracción del tejido muscular cardiaco ventricular. Esta
contracción provoca un aumento de presión en el interior de los ventrículos y
la eyección de sangre contenida en ellos. Se impide que la sangre vuelva a
las aurículas mediante
el aumento de presión, que cierra las válvulas bicúspide y
tricúspide. La sangre sale por las arterias pulmonares y aorta. Éstas también
tienen las llamadas válvulas sigmoideas, que evitan el
reflujo de la sangre.
Diástole
La diástole es el período en el que el corazón se relaja después de una
contracción, llamado período de sístole, en preparación para el llenado con sangre
circulatoria. En la diástole ventricular los ventrículos se
relajan, y en la diástole auricular las aurículas están
relajadas. Juntas se las conoce como la diástole cardíaca y constituyen,
aproximadamente, la mitad de la duración del ciclo cardíaco, es
decir, unos 0,5 segundos.
El pulso
En medicina, el pulso de una persona es la
pulsación provocada por la expansión de sus arterias como consecuencia de la
circulación de sangre bombeada por el corazón. Se obtiene por lo general en
partes del cuerpo donde las arterias se encuentran más próximas a la piel, como
en las muñecas o
el cuello.
LEYES DE LA VELOCIDAD Y DE LA PRESIÓN
Leyes de la velocidad
Para reacciones estequiometrias simples, tales como A B, se puede expresar la velocidad en términos del cambio en la concentración del reactivo o del producto: La velocidad de formación del producto no requiere el signo negativo porque es una cantidad positiva.
Ley de las
presiones
La ley de las presiones parciales (conocida
también como ley de Dalton)
fue formulada en el año 1801 por el físico,
químico y matemático británico John Dalton. Establece que
la presión de una
mezcla de gases, que no reaccionan químicamente,
es igual a la suma de las presiones parciales que
ejercería cada uno de ellos si sólo uno ocupase todo el volumen de la
mezcla, sin variar la temperatura. La ley de
Dalton es muy útil cuando deseamos determinar la relación que existe entre las
presiones parciales y la presión total de una mezcla de gases.
VOLUMEN MINUTO CIRCULATORIO Y CIRCULACIÓN SISTÉMICA
El volumen minuto cardíaco
(VMC)
El
volumen minuto cardíaco (VMC) es la cantidad de sangre que expulsa el corazón
hacia las arterias (pulmonar y aorta), en un minuto. Se conoce como
volumen/minuto.
Esto se calcula multiplicando los ml que salen de sangre en un latido, por la cantidad de latidos en un minuto (frecuencia cardiaca) y nos dará el gasto cardíaco.
ml sangre 1 latido x nº de latidos 1 minuto (frecuencia cardiaca) = gasto cardíaco
En un latido en reposo salen 70 ml y la frecuencia entrará entre 70-80 lat/min.
70x70 = 4900 ml de sangre/minuto
Esto se calcula multiplicando los ml que salen de sangre en un latido, por la cantidad de latidos en un minuto (frecuencia cardiaca) y nos dará el gasto cardíaco.
ml sangre 1 latido x nº de latidos 1 minuto (frecuencia cardiaca) = gasto cardíaco
En un latido en reposo salen 70 ml y la frecuencia entrará entre 70-80 lat/min.
70x70 = 4900 ml de sangre/minuto
Circulación
sistémica
Circulación de la sangre desde el ventrículo
izquierdo del corazón hacia todas las partes del cuerpo, a excepción de los
pulmones, y su vuelta a la aurícula derecha del corazón. También se
denomina circulación mayor
CORAZONES ARTIFICIALES
Corazón
artificial
Un corazón artificial es una prótesis que se
implanta en el cuerpo para reemplazar al corazón biológico.
Es distinto de una máquina de bypass
cardiopulmonar (CPB), que es un dispositivo externo utilizado para proveer las
funciones del corazón y los pulmones. El CPB oxigena la sangre, y por lo tanto
no es preciso se encuentre conectado a ambos circuitos sanguíneos. Además, un
CPB es adecuado para ser utilizado solo durante algunas pocas horas, mientras
que se han utilizado corazones artificiales por períodos que exceden un año de
uso (información válida al año 2007).
ESTRUCTURA Y FUNCIONES DEL APARATO RESPIRATORIO
Introducción
Normalmente con el término respiración se define
el intercambio de gases entre el medio ambiente externo y el medio interno. Sin
embargo, bajo esta definición tan simple se incluye no solamente el movimiento
de aire entre el interior y exterior de los pulmones, sino también el paso de
los mismos del interior pulmonar a la sangre; el transporte mediante la vía
sanguínea hasta las células y su posterior difusión a través de las membranas
celulares. Todos estos pasos permiten a las células el consumo de O2 y la liberación de CO2.
Desde un punto de vista más limitado, como es el celular, la respiración (o
respiración celular) se refiere al metabolismo oxidativo (oxidación de
nutrientes) para la generación de energía metabólica; y en este proceso es
dónde se
Funciones no respiratoria del aparato respiratorio
Además del intercambio gaseoso, el aparato
respiratorio desarrollas otras funciones Así:
§ El lecho capilar pulmonar actúa como un filtro para la sangre, ya
que pequeños coágulos, restos celulares o burbujas de aire son eliminados en
este aparato.
§ Las vías aéreas ejercen una gran acción de defensa del organismo,
impidiendo la entrada de agentes patógenos en el cuerpo.
§ Participa en mecanismos homeostáticos como el control de la
temperatura, control de líquidos corporales, control ácido-básico, etc.
§ El lecho capilar pulmonar es un importante reservorio de sangre.
§ Tiene importantes acciones metabólicas.
Estructura del aparato
respiratorio
El aparato respiratorio se divide en dos partes
desde el punto de vista funcional
§ a) Sistema de conducción o vías
aéreas.
§ b) Sistema de intercambio o
superficie alveolar.
Vías respiratorias o sistema respiratorio conductor
§ Vías aéreas altas: fosas nasales y faringe.
§ Vías aéreas bajas: laringe, tráquea y bronquios.
La faringe es un conducto complejo que conecta la cavidad
nasal y la cavidad oral con el esófago y con la laringe. Es una zona de paso
mixta para el alimento y el aire respirado.
.
La laringe tiene una región denominada la glotis, formada
por dos pares de pliegues o cuerdas vocales, siendo los pliegues superiores las
cuerdas vocales falsas y los pliegues inferiores las cuerdas vocales verdadera.
Las cuerdas vocales verdaderas son las responsables de la emisión de los
sonidos propios del habla al vibrar cuando entre ellas pasa el aire espirado.
La tráquea es un conducto de unos 12 cm de longitud y
2,5-3,5 cm de diámetro, que conecta la laringe con los bronquios. Su mucosa
tiene células pseudoestratificadas y ciliadas, que actúan de línea defensiva
frente a la entrada de partículas. Contiene unos 16-20 anillos de cartílago
hialino en forma de C o de U localizados uno encima de otro. La porción abierta de los anillos se orienta hacia
atrás, donde está el esófago, permitiendo su distensión durante la deglución de
los alimentos. La tráquea se divide en dos conductos o bronquios primarios, uno dirigido hacia el pulmón izquierdo y otro dirigido
hacia el derecho. Dentro de cada pulmón, los bronquios primarios van
subdividiéndose en bronquios secundarios, terciarios y así sucesivamente hasta
llegar a las vías aéreas de conducción de menor calibre o bronquiolos terminales.
Pulmones
Los pulmones son dos masas esponjosas situadas
en la caja torácica, formados por los bronquios, bronquiolos y alvéolos, además
de los vasos sanguíneos para el intercambio. El pulmón derecho es mayor que el
izquierdo y presenta tres lóbulos. El izquierdo es más pequeño debido al
espacio ocupado por el corazón y sólo tiene dos lóbulos.
El número total de alvéolos en los pulmones
oscila entre 300-600 millones; al final de la espiración, su diámetro medio es
de unas 100 μ, lo cual hace que la superficie o área total conjunta para el
intercambio gaseoso sea de 100 m2, área de tamaño suficientemente
grande como para garantizar los intercambios con toda eficacia.
Los alvéolos son estructuras en forma esférica,
llenas de aire, y de pared muy fina donde se realiza el intercambio de gases.
El epitelio alveolar es muy plano y está rodeado
de capilares. Formado por células epiteliales denominadas neumocitos o células alveolares. Por fuera de estas células hay fibroblastos que
sintetizan fibras elásticas y conectivas que le proporcionan soporte al alvéolo
y son responsables del comportamiento elástico de este órgano.
Pleura
Es una membrana serosa que tapiza los pulmones
doblada sobre sí misma. Dispone de dos hojas, la externa o parietal, adherida a
la cara interna de la pared costal; y la interna o visceral, que se encuentra
adherida firmemente a los pulmones. Entre ellas prácticamente no hay
separación, tan sólo un poco de líquido que las mantiene aún más adheridas
entre sí.
El espacio pleural (también denominado intra o
interpleural) separa ambas pleuras unas 5-10 μ y está relleno de unos 20 ml de
líquido pleural, obtenidos por ultrafiltración del plasma, que se están
renovando continuamente. Este espacio intrapleural es virtual, pero cuando
entre las hojas aparece aire o líquido, se separan y puede apreciarse la
existencia individualizada de cada hoja. La pleura tiene dos funciones: a)
mantener en contacto el pulmón con la pared torácica, de forma que sus
movimientos vayan al unísono, y actuar como lubricante permitiendo que las
hojas resbalen entre sí y no haya mucha fricción en un órgano en continuo
movimiento. La presencia de esa pequeña cantidad de líquido favorece de forma
extraordinaria la adherencia. La presión en la cavidad pleural es negativa, y
puede mantenerse gracias a los capilares linfáticos que drenan el líquido y
generan con su aspiración una presión negativa. La entrada de aire a la cavidad
pleural elimina la presión negativa, provocando el colapso del pulmón y
limitando de forma importante la respiración.
Vascularización e inervación de los pulmones
El aporte de sangre a los pulmones es tan
importante para la respiración como la entrada de aire al espacio alveolar. La
circulación pulmonar dispone de una extensa red de capilares (300 millones) que
rodean cada uno de los alvéolos. La superficie total de este lecho capilar es
de unos 70 m2, lo que permite una estrecha correlación entre las
superficies alveolares y endoteliales. De esta forma se garantiza una correcta
difusión de los gases respiratorios.
Hasta las vías respiratorias llegan fibras
procedentes del sistema nervioso autónomo que inervan las fibras musculares
lisas de esta zona.
Funciones del sistema
de conducción
En las cavidades nasales la presencia de los
cornetes da lugar a un incremento de superficie recubierta por un epitelio
columnar ciliado y con gran cantidad de células mucosas. Además también hay
pelos o vibrisas y una densa red de capilares a nivel de la submucosa. Estas
características estructurales, permite que el aire al penetrar en las fosas
nasales, desarrolle, por lo tortuoso de su recorrido, un flujo turbulento que
golpea contra las paredes, permitiendo así las funciones siguientes:
§ Filtrado del aire inspirado, eliminando las partículas en suspensión que tengan un diámetro
superior a las 4-6 micras.
§ Calentamiento del aire,
por contacto con el flujo sanguíneo, pudiendo elevarse la temperatura del aire
de 2 a 3ºC.
§ Humidificación del aire, el
recorrido por las vías aéreas altas produce una saturación de vapor de agua
(100%).
§ Protección, ya
que la presencia de terminaciones nerviosas sensoriales del nervio trigémino
detectan la presencia de irritantes y produce el reflejo del estornudo.
La faringe es un conducto que conecta la cavidad
nasal con la laringe, y también la cavidad oral con el esófago y la cavidad
nasal con el oído medio. La faringe es una encrucijada de paso tanto para el
aparato respiratorio como para el digestivo, durante la deglución el alimento
procedente de la cavidad bucal es desviado de la laringe por una lengüeta cartilaginosa,
la epiglotis. La laringe es una estructura cartilaginosa tapizada también por
una mucosa ciliada que ayuda a limpiar, humidificar y calentar el aire. Por su
estructura y posición protege de la entrada de sólidos o líquidos al aparato
respiratorio y en ella se realiza la fonación o formación de sonidos.
La pared bronquiolar está formada
por un epitelio cúbico simple sin cilios en los bronquiolos terminales, fibras
musculares lisas y fibras elástica.
Barrera
hemato-gaseosa
La barrera entre el gas situado en el interior
del alvéolo y la sangre en la densa red capilar que tapiza los alvéolos,
barrera hemato-gaseosa o membrana alvéolo-capilar, es de aproximadamente 0,5 μ.
Los elementos que conforman esta barrera de
separación son:
§ La capa de agua que tapiza el alvéolo en su interior.
§ El epitelio alveolar con su membrana basal.
§ El líquido intersticial.
§ El endotelio capilar con su membrana basal
El epitelio alveolar está formado por células de
dos tipos:
1.
Células alveolares o
neumocitos Tipo I.
2.
Células alveolares o
neumocitos Tipo II.
Las células alveolares Tipo I son las más
abundantes (95%) y son células epiteliales planas o escamosas; las de Tipo II
son células cúbicas más grandes, con microvellosidades en su superficie apical,
su metabolismo es mucho más activo, sintetizan surfactante que acumulan en
cuerpos lamelares y secretan a la capa líquida que baña los alvéolos. El
surfactante es una sustanciatensoactiva, mezcla de fosfolípidos,
principalmente dipalmitoilfosfatidilcolina (lecitina), proteínas e iones, que
reduce la tensión superficial entre aire respirado y sangre, disminuye el
trabajo respiratorio y proporciona estabilidad a los alvéolos impidiendo su
colapso. También se encuentran macrófagos alveolares que recorren la superficie
alveolar y fagocitan las partículas extrañas que alcanzan el epitelio alveolar,
constituyendo la última barrera defensiva.
INTERCAMBIO DE GASES
El aire entra al
cuerpo primero a través de la boca o la nariz, se desplaza rápidamente por la
faringe (garganta) pasa a través de la laringe, entra a la tráquea, que se
divide en bronquios derecho e izquierdo en los pulmones y luego se divide aún
más en ramas cada vez más pequeñas llamadas bronquiolos. Los bronquiolos más
pequeños terminan en pequeños sacos de aire llamados alvéolos, los cuales se
inflan durante la inhalación y se desinflan durante la exhalación.
El intercambio de
gases es la provisión de oxigeno de los pulmones al torrente sanguíneo y la
eliminación de dióxido de carbono del torrente sanguíneo a los pulmones. Esto
tiene lugar en los pulmones entre los alvéolos y una red de pequeños vasos
sanguíneos llamados capilares, los cuales están localizados en las paredes de
los alvéolos.
Las paredes de los
alvéolos en realidad comparten una membrana con los capilares en la cual el
oxígeno y el dióxido de carbono se pueden mover libremente entre el sistema
respiratorio y el torrente sanguíneo. Las moléculas de oxígeno se adhieren a
los glóbulos rojos, los cuales regresan al corazón. Al mismo tiempo, las
moléculas de dióxido de carbono en los alvéolos son expulsadas del cuerpo con
la siguiente exhalación.
|
La
ventilación pulmonar
 Ésta
consiste en:
La
inspiración, o entrada de aire a los pulmones. Este mecanismo es diferente en
distintos grupos de vertebrados:
-En anfibios
es una deglución, como si se tragaran el aire.
-En aves
por la compresión de los sacos aéreos por los músculos de las alas.
|
|
Se realiza debido a la diferente concentración de gases que hay entre el exterior y el interior de los alvéolos; por ello, el O2 pasa al interior de los alvéolos y el CO2 pasa al espacio muerto (conductos respiratorios).
A continuación se produce el intercambio de gases entre el aire alveolar y la sangre.
Cuando la sangre llega a los pulmones tiene un alto contenido en CO2 y muy escaso en O2. El O2 pasa por difusión a través de las paredes alveolares y capilares a la sangre. Allí es transportada por la hemoglobina, localizada en los glóbulos rojos, que la llevará hasta las células del cuerpo donde por el mismo proceso de difusión pasará al interior para su posterior uso.
|
El mecanismo de intercambio de CO2 es semejante, pero en sentido
contrario, pasando el CO2 a
los alvéolos.
El CO2,
se transporta disuelto en el plasma sanguíneo y también en parte lo
transportan los glóbulos rojos.
 |
Presiones Respiratorias
Presiones intratorácica y su comportamiento
dinámico en los ciclos respiratorios Las presiones que se encuentra en el
sistema respiratorio se encuentran en relación con todo lo que es el tórax,
pulmón y ventilación1. Los movimientos que se realizan en la fase inspiratoria,
incluyendo el cambio de presiones está dado por los músculos inspiratorios,
entre ellos el más principal es el diafragma2, este musculo tiene una forma
especial ya que es cóncavo por abajo y convexo por arriba, y en la inspiración
este musculo se aplana, cuyo origen e inserción es bastante amplio. Para
entender un poco de presiones, tenemos que conocer algunas leyes de los gases,
como es el caso de la ley de boyle que nos indica que a temperatura constante
el volumen y la presión son inversamente proporcionales, es decir a la
temperatura constante del sistema respiratorio mientras a mayor volumen
intratoracico, la presión intratoracica se disminuye. aéreas. Cambios de
presiones en el ciclo respiratorio Inspiración Contracción de los músculos
inspiratorio Aumento del Vol. torácico, expansión de la cavidad torácica
Disminución de la presión pleural (más negativa) Aumento de la presión
transpulmonar (más positiva) Flujo de aire hacia los pulmones Presión
intraalveolar (subatmosférica) Espiración Relajación de los músculos
respiratorios Disminución de la cavidad torácica Aumenta la presión pleural,
(menos negativa) Disminución de la presióntranspulmonar Flujo de aire hacia el
exterior Presión intraalveolar mayor a la presión atmosférica.
Mecanismo
que llevan y se oponen al colapso pulmonar
Colapso pulmonar
El colapso pulmonar ocurre cuando el aire escapa
del pulmón. El aire luego llena el espacio por fuera del pulmón, entre éste y
la pared torácica. Esta acumulación de aire ejerce presión sobre el pulmón, así
que éste no se puede expandir tanto como lo hace normalmente cuando usted
inspira.
El término médico para esta afección es
neumotórax.
Causas
El colapso pulmonar puede ser causado por una
lesión al pulmón. Las lesiones pueden abarcar herida por arma de fuego o
cuchillo en el tórax, fractura de una costilla o ciertos procedimientos
médicos.
En algunos casos, un colapso pulmonar es causado
por ampollas de aire (vesículas) que se rompen, enviando aire hacia el espacio
que rodea el pulmón. Esto puede resultar de los cambios de presión del aire
como sucede al bucear o viajar a grandes alturas.
Pruebas y exámenes
El médico auscultará la respiración con un
estetoscopio. Si usted tiene un colapso pulmonar, hay disminución o ausencia de
ruidos respiratorios en el lado afectado. Se puede presentar igualmente
hipotensión arterial.
Los exámenes que se pueden solicitar comprenden:
Ø Gasometría arterial
Ø Radiografía de tórax
Ø Tratamiento.
Algunos pacientes con
colapso pulmonar necesitan oxígeno adicional
Se puede necesitar cirugía pulmonar para tratar el
colapso pulmonar o para prevenir episodios futuros. Se puede reparar el área
donde se presentó el escape. Algunas veces, se coloca un químico especial en el
área del colapso pulmonar, el cual provoca la formación de una cicatriz. Este
procedimiento se llama pleurodesis.
Prevención
No existe una forma conocida de prevenir un
colapso pulmonar. Usted puede disminuir el riesgo evitando fumar
VOLUMENES Y CAPACIDADES PULMONARES
La inspiración dura aproximadamente
2 segundos, y la espiración 2 ó
3
segundos. Por lo tanto, el ciclo ventilatorio dura 4 ó 5 segundos.
La Frecuencia respiratoria es el número de ciclos que se repiten en 1 minuto,
y es de 12 a 15 (resp./min.). FR=60/4 ó 5 = 12 ó 15 resp/min
La cantidad de aire que entra en cada inspiración, que es igual a la misma que se
expulsa en cada espiración, es aproximadamente 500 ml (0´5 l.), y se llama Volumen
corriente (V.C.). El volumen minuto
(V.m) es la cantidad de aire que entra en los
pulmones en un minuto.
El aire residual que nos queda en los pulmones tras una espiración forzada, se
llama Volumen residual (V.R), que está sobre los 1200 ml.
No todo el aire que
llega a los pulmones (500 ml),
llega a la zona de
intercambio, hay una parte que se quede en el espacio muerto anatómico, que son las
partes del aparato respiratorio que no tienen
alvéolos (tráquea,…), la cantidad esta
alrededor de los 150 ml.
Capacidades Pulmonares
Son agrupaciones de los distintos volúmenes:
1. Capacidad inspiratoria:
cantidad de aire que puede inspirar
una
persona distendiendo los pulmones al máximo, será igual a V..IR + V.C = 3.600 ml
2. Capacidad residual funcional: es el aire que queda en los pulmones
tras una espiración normal. Sería igual a V.E.R +V.R = 2.400 ml
3. Capacidad vital: cantidad de aire que una persona puede movilizar en
una respiración forzada máxima. Será V.E.R +V.I.R + V.C = 4.800 ml4.
Capacidad pulmonar total: cantidad de aire total. Es el volumen
máximo teórico que podría alcanzar una persona. Será V.I.R + V.E.R + V.C + V.R =
6.000 ml.
Estos volúmenes son medias genéricas para varones de 70 kg. En mujeres los
volúmenes son aproximadamente
un 25% menos. Y en personas
muy altas serán mayores.
IMPORTANCIA DEL VOLUMEN RESIDUAL
Los volúmenes respiratorios (V): El volumen
residual
La conservación
de un cierto volumen de aire en las vías respiratorias cuando ya no somos
capaces de
expulsar más aire en la espiración forzada, es esencial para
mantener un equilibrio en la presión interna de los alvéolos, aspecto vital
para que los pulmones puedan mantener su actividad con normalidad.
Si nuestros
pulmones no conservaran permanentemente un cierto volumen de aire residual, los
alvéolos se vaciarían normalmente, acabando aplastados y con ello colapsados
por el aumento de la presión de succión que se produce en su interior para
compensar este vacío.
Este volumen de
aire residual oscila entre 1 y 1,2 litros de aire según las personas.
Formas Químicas En Que Se Transporta
El Co2
El O2 y el CO2 son transportados a través de los
diferentes compartimentos por difusión. En la mayoría de los animales existe un
sistema específico de transporte; el sistema circulatorio. O2 y CO2 son
moléculas de tamaño similar; el transporte es similar.
Fases En El Transporte
Ø Paso del aire o agua a la superficie respiratoria:
movimientos respiratorios.
Ø Difusión de gases a través del epitelio a la
circulación sanguínea.
Ø Transporte de los gases.
Ø Difusión a los tejidos.
En mamíferos, la sangre contiene una parte de los
gases en disolución. Otros animales tienen todos sus gases en disolución. La
parte no diluida necesita un medio de transporte; los pigmentos respiratorios.
En el hombre, 0.2 ml de O2/100 ml de sangre van diluídos, y 20 ml de O2/100 ml
de sangre van en pigmentos.
Pigmentos Respiratorios
Hemoglobina. Contiene hierro. Es de color rojo.
Está en todos los vertebrados y en algunos invertebrados, donde recibe el
nombre de eritrocruorina.
Hemocianina. Tiene cobre. Es azul. Aparece en
artrópodos y moluscos.
Clorocruorinas. Tienen hierro. Aparecen en 4
familias de anélidos poliquetos. Son verdes.
Hemeritrinas. Tienen hierro. Son violetas.
Aparecen en: Gusanos sipuncúlidos, braquiópodos, priapúlidos, anélidos
poliquetos (gen. Magelona)
Hemoglobina
El color rojo depende de la [O2] que tenga. Su
peso molecular es de 68.000 d. Está en el interior de los eritrocitos..
A nivel de los músculos hay mioglobina, que
transporta el O2 de la sangre al músculo. Estructuralmente es como una
subunidad de la hemoglobina.
Dependiendo de su estado, diferenciamos:
Ø Oxihemoglobina: Completamente saturada de O2.
Ø Desoxihemoglobina: Desoxigenada
Ø Metahemoglobina: El Fe2+ pasa a Fe3+; se oxida. No
tiene oxígeno. En el eritrocito hay una reductasa que invierte el proceso.
Ø Carboxihemoglobina: El sitio de unión al O2 está
ocupado por CO. La afinidad de la hemoglobina por el CO es 200 veces mayor que
por el O2. Se satura a niveles muy bajos de presión parcial de CO. Es un proceso
irreversible. Podemos separar el CO de la hemoglobina mediante fotolisis.
Eritrocruorinas
Son hemoglobinas de invertebrados. Son pigmentos
circulantes (sangre o hemolinfa). Su tamaño es mayor que la hemoglobina de
vertebrados; su peso molecular es de 200.000-12.000.000 d. Contienen hierro,
son rojas. Están en anélidos, crustáceos, moluscos, holoturoideos e insectos.
Es el segundo pigmento más abundante.
Hemoianinas
Tienen cobre. Son azules, pero cuando están
desoxigenadas son incoloras. Están disueltas en plasma.
En moluscos, su tamaño es de 4-9 ·106 d. Tienen un
centro de unión al oxígeno cada 50.000 d.
En artrópodos, su tamaño es de 0.4-3.3 ·106 d.
Tienen un centro de unión al oxígeno cada 70-75.000 d.
El Cu está unido directamente a la proteína. Cada
centro de unión al oxígeno tiene 2 átomos de Cu.
Clorocruorinas
Son verdes. Tienen hierro. Su peso molecular es de
3.000.000 d. Tienen un grupo porfirínico de hierro conjugado con una proteína.
Tienen una molécula de O2 por cada grupo porfirínico. Están disueltas en
plasma.
Hemeritrina
Tiene hierro. Cuando están oxigenadas, tienen
color violeta y, desoxigenadas, son incoloras. Son pigmentos intracelulares:
40.000-11.000 d. El hierro está unido a la proteína directamente, en estado
ferroso (Fe2+). Cada centro de unión tiene 2 átomos de hierro. Hay un centro de
unión cada 13-14.000 d. Muchos son octámeros, con 8 centros de unión.
Propiedades Funcionales De Los Pigmentos
Transporte De Oxígeno En
Hemoglobina
Una molécula se satura completamente con 4 moléculas
de oxígeno. Su grado de saturación depende de la presión parcial de O2 en un
determinado lugar. Cuando la hemoglobina se une a 4 moléculas de O2, la sangre
está saturada al 100%. Su contenido de O2 es un reflejo de la capacidad de
oxigenación.
La capacidad de oxigenación depende de la cantidad
de hemoglobina que haya en ese momento. Si comparamos animales con distinta
concentración de hemoglobina, las capacidades serán distintas. ¿Cómo
solucionamos esto? Definiendo el porcentaje de saturación.
Temperatura
Debilita la unión del O2 con la hemoglobina y se
favorece la liberación de O2 en los tejidos. La afinidad disminuye, y la curva
se desplaza a la derecha.
En poiquilotermos:
Ø Aumenta la tasa metabólica! aumenta la necesidad
de O2 .
Ø Disminuye la afinidad Hb- O2! Se libera más O2.
En homeotermos:
Ø Aumenta la temperatura (fiebre, ejercicio...) !
aumenta la necesidad de O2 .pH Y CO2
Ø Están muy relacionados; Si aumenta la [CO2]
disminuye el pH y la hemoglobina pierde afinidad por el O2. La curva se
desplaza hacia la derecha, debido al efecto Bohr.
Fosfatos Orgánicos
Dentro del eritrocito hay ATP y DGP
(2,3-difosfoglicerato). La presencia del DPG tiene una influencia importante en
la afinidad de la hemoglobina por el O2. La hemoglobina purificada tiene mayor afinidad
por el O2 que dentro del eritrocito.
Altura
A mayor altura, menor presión parcial de O2. La
curva de disociación de la hemoglobina de la llama está desplazada a la
izquierda. La llama vive a grandes alturas. Es una adaptación genética, ya que
si se la somete a presión normal, sigue presentando mayor afinidad por el O2.
Esto significa que la hemoglobina fija el O2 incluso a bajas presiones
parciales de O2.
Los alpinistas tienen su curva desplazada a la
derecha, para favorecer la descarga a nivel de los tejidos.
Curva De Saturación En
Sangre Fetal
Las hemoglobinas fetales están desplazadas a la
izquierda. Tienen mayor afinidad por el O2. Se favorece la captación de O2 a
través de la placenta. La sangre fetal tiene mayor [Hb] que la de la madre (200
gr/l). Estructuralmente, la hemoglobina es diferente a la de la madre. Se llama
hemoglobina fetal (Hbf). No le afecta el DPG
Transporte De Co2
Una forma de transporte es disuelto en plasma en
forma de bicarbonato (HCO3-) Los H+ tienden a unirse a proteínas, de manera que
no alteran el pH de la sangre.
Dentro del eritrocito, la reacción de formación de
HCO3- es más rápida, ya que está catalizada por anhidrasa carbónica. Aquí, los
H+ se unen a la hemoglobina desoxigenada.
El CO2 también puede transportarse dentro del
eritrocito en forma de compuestos carbámicos. Para ello, el CO2 se une a la
hemoglobina desoxigenada, favoreciéndose la descarga de O2 a nivel de los
tejidos, ya que la afinidad de la hemoglobina por el O2 disminuye.
UNIDAD RESPIRATORIA. MEMBRANA RESPIRATORIA.
REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN
Zona
del pulmón que
depende de un
bronquiolo Terminal Dan
lugar a los
bronquiolo respiratorios-
generaciones 17-19 que sé que se continúan con los conductos alveolares 20-22 y
los sacos alveolare.
La Membrana Respiratoria
Es el conjunto de estructuras que deben cruzar los
gases entre el alveolo y el capilar
pulmonar. Está integrada por, lleno desde el alveolo al capilar,
Ø fina capa de líquido , que cubre el alveolo y
contiene el surfactante
Ø epitelio alveolar
Ø membrana basal alveolar
Ø espacio intersticial
Ø membrana basal capilar
Ø endotelio capilar.
Intersisticio Alveolar
Tejido conjuntivo en donde se encuentran los
capilares formando un encuentran los capilares formando un retículo que
envuelve a los alvéolos.
El intercambio de gases se realiza a través del
epitelio alveolar y el endotelio capilar cada estrato con sus endotelio capilar
cada estrato con sus respectivas membranas básales En la pared alveolar se
neumocitos tipo I de revestimiento y ocupan el 93% de la superficie y ocupan el
93% de la superficie alveolar y neumocitos tipo II que tapizan el 7% restante
produciendo el surfactante produciendo el surfactante pulmonar
Regulación De La Actividad Del
Centro Respiratorio Y Vitalometria.
La función principal y reguladora del sistema
respiratorio es mantener las presiones normales de oxígeno y dióxido de
carbono, así como la concentración de iones H+ o hidrogeniones, lo cual se
consigue adecuando la ventilación pulmonar a las necesidades metabólicas orgánicas
de consumo y producción de ambos gases, respectivamente. A pesar de las amplias
variaciones en los requerimientos de captación de oxígeno y eliminación de
dióxido de carbono, las presiones arteriales de ambos elementos se mantienen
dentro de márgenes muy estrechos por una compleja regulación de la ventilación
de los pulmones mediante determinados sistemas de control. Por tratarse de un
tema muy complicado y disponerse ahora de nuevos conocimientos al respecto, se
decidió describir en este breve artículo la organización morfofuncional general
de los elementos que integran el sistema de control de la función respiratoria
humana normal.
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