fisiologÍa de la respiraciÓn (ventilación/perfusión, control de la respiración)

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FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración) Fabiola León-Velarde Dpto. de Ciencias Biológicas y Fisiológicas Laboratorio de Transporte de Oxígeno

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FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración). Fabiola León-Velarde Dpto. de Ciencias Biológicas y Fisiológicas Laboratorio de Transporte de Oxígeno. Relación Ventilación - Perfusión. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN(Ventilación/Perfusión, Control de la

Respiración)

Fabiola León-VelardeDpto. de Ciencias Biológicas y Fisiológicas

Laboratorio de Transporte de Oxígeno

Page 2: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

Relación Ventilación - PerfusiónRelación Ventilación - Perfusión

• Es la relación existente entre la ventilación y el flujo sanguíneo dentro de los pulmones.

Valor promedio = 0.8

• La [O2] o la PO2 en cualquier unidad pulmonar está determinada por la relación entre la ventilación y el flujo sanguíneo.

Asimismo para el CO2 y el N2.

Page 3: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

Cortocircuitos (SHUNTS)Cortocircuitos (SHUNTS)• Cuando la sangre NO ha pasado a través de

áreas ventiladas de los pulmones y entra en las arterias sistémicas.

• El Shunt ocurre en pulmones normales.

• Esta sangre disminuye la PO2 arterial sistémica.

• Esta disminución de la PO2 llega sólo a

5 mmHg en personas normales.

Page 4: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

CORTOCIRCUITOS “SHUNTS”

Anatómico: Paso directo de la sangre del corazón derecho al izquierdo o a través

de las venas tebesianas.Alveolar: No ocurre intercambio gaseoso

en los alveolos (edema, atelectasis, etc)Verdadero: Anatómico + Alveolar.Fisiológico: Por alteración de Ve/Q.

Page 5: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

% DE SANGRE CORTOCIRCUITADA

% shunts = CiO2 - CaO2

CiO2 - CvO2

CO2 = contenido de O2

CO2 = saturación Hb x capacidad Hbcapacidad Hb = 1.34 ml O2 /g Hb x [Hb]

Page 6: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

150

100

50

0Atmósfera ---------------------------------------Mitocondrias

Tejidos

ArtCap

Gas

Aire

Difusión

Shunt

Esquema del transporte de O2 desde el aire hasta los tejidos que muestra la depresión de la PO2 arterial

causada por difusión y Shunt.PO2mmHg

Page 7: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

Intercambio Gaseoso Regional en los Pulmones

Intercambio Gaseoso Regional en los Pulmones

• Las diferencias regionales en el pulmón afectan la localización de algunos tipos de enfermedades.

• El flujo sanguíneo aumenta del vértice a la base.

• La ventilación aumenta del vértice a la base.

• La relación ventilación-perfusión aumenta desde un valor muy bajo en la base, hasta un valor muy alto en el vértice.

Page 8: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

La relación Ventilación-Perfusión (Va/Q) disminuye de arriba abajo en el pulmón,

pues las variaciones del flujo son mayores (100%) que las de la ventilación (80%).

Page 9: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

0 Normal I

Creciente

VA/Q

O2 =100

CO2 = 40

O2 =150

CO2 = 0

O2 =40

CO2 = 45

O2 =150 mmHg

CO2 = 0

Decreciente

VA/Q

Efecto de las alteraciones ventilación-perfusión sobre la PO2 y la PCO2 en una unidad pulmonar

AB C

O2= 40 m H

CO2= 40 mH

Page 10: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)
Page 11: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

FLUJO PULMONAR

• Es igual al gasto cardiaco (5 L/min)

Q = P/RVARIA POR:– Los cambios de la presión arterial– La distensibilidad del árbol vascular– Los efectos hidrostáticos de la gravedad

Page 12: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

R = PART.PUL. - PAUR. IZQ. Qp

Como R es 1/10 de la aorta, la Pp es menor. (Pp = 15 mm Hg; Pcp = 6-7 mm Hg)

PRESION PULMONAR

ES AFECTADA POR

- HIPOXIA: produce vasoconst. Pul. (la consecuencia más importante

de la HTP es el edema pulmonar.

Si es prolongada produce hipertrofia cardiaca derecha

- CAMBIOS EN EL VOLUMEN PULMONAR

CFR - disminuye R

CPT - aumenta R

- ENFERMEDADES PULMONARES (enfisema)

Page 13: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

COEFICIENTE Ve/Q REGIONAL

Zona 1: PA > Pa PA y Qp Efecto espacio muertoZona 2: Pa > PA > Pv. Recibe el 90% del O2 por ser la

más ventilada y perfundida.Zona 3: Pa > Pv > PA PA, Pa Qp

= Efecto“Shunt”.

Page 14: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

CONTROL DE VENTILACIÓN

CONTROL CENTRAL input output

SENSORES EFECTORESQuimioreceptores M.

Respiratorios:Recep. Pulmonares - diafragma

- intercostales - abdominales

PO2 y PCO2 constantes.

TRONCO ENCEFALICO

VOLUNTARIO

Page 15: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

CONTROLADORES DEL TRONCO ENCEFALICO

Centro Medular (área rítmica):- Grupo Dorsal inspiración - Grupo Ventral inspiración y espiración

(ejercicio) Centro Neumotáxico:

- Inhibe la inspiración Centro Apnéustico: - Estimula la inspiraciónAmbos modifican la actividad del área rítmica.

Page 16: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

CENTROS RESPIRATORIOS

Page 17: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

GV

CI

CE- R. de estiramiento pulmonar

- Propioceptores de la pared toráxica

Controlador del Tronco Encefálico

GD

CI

NEUMOT

APNE

P

B

M

(-)

(-)

(-)(+)

- músculos accesorios de

la resp.

- Quimioreceptores

- Diafragma

- Músculos intercostales

Page 18: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

Área Rítmica Área Rítmica • Controla el ritmo básico de la respiración.

• Existen neuronas espiratorias e inspiratorias.

• Impulsos inspiratorios (2seg) alcanzan al diafragma por medio de los nervios frénicos y los intercostales externos.

• Los impulsos espiratorios (3seg) provocan la contracción de los músculos intercostales internos y de los abdominales, disminuyendo la cavidad torácica, y dando lugar a una espiración forzada.

Page 19: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

Área Neumotáxica Área Neumotáxica

• Se ubica en la parte superior de la protuberancia.

• Su función es limitar la inspiración, transmitiendo impulsos inhibidores continuos al área inspiratoria.

• Desconecta el área inspiratoria antes que entre demasiado aire en los pulmones.

• Cuando el área neumotáxica es más activa, la velocidad respiratoria es mayor.

Page 20: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

El Área ApnéusicaEl Área Apnéusica

• Ubicada en la parte inferior de la protuberancia.

• Coordina la transición entre inspiración y espiración.

• Su función es inhibir la espiración y estimular

la inspiración.

Prolonga la inspiración y por lo tanto la FR.

Page 21: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

QUIMIORECEPTORES

PERIFERICOS En cuerpos carotídeos = bifurcación de

arterias carótidas. Responden a cambios de PO2 y en menor grado a cambios PCO2 y pH.

En cuerpos aórticos = encima y debajo del arco aórtico. Responden a cambios de PO2.

CENTRALES En la superficie ventral del tronco

encefálico. Responden a cambios de PCO2 y de la [H+] arterial.

Page 22: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)
Page 23: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

Características fisiológicas de los cuerpos carotídeos

• Alto flujo sanguíneo por gramo de tejido.

• Alto consumo de oxígeno.

• Pequeña diferencia arterio - venosa.

Page 24: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

SANGRE CAPILAR

Page 25: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

7.6 6.97.3

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

020 30 40 50 60 70 80 90 100

normal

pHPC

O 2

Pco2 (mmHg)

Ventilación

alveolar

7.1pH

Page 26: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

RESPUESTAS INTEGRADAS DE LOS SENSORES AL CO2

Controla la presión normalPACO2 = + 3 mm Hg

Vent Para un valor dado de PAO2

PACO2 , la ventilación 37

aumenta cuando la 40 47

PACO2 disminuye. 110 ó más

20

20 30 40 50 PACO2

Page 27: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

RESPUESTAS INTEGRADAS DE LOS SENSORES AL O2

Para un valor dado de PAO2 < 100 mm Hg, Vent

la ventilación aumenta sólo cuando el PACO2 PACO2

es mayor que lo normal

El efecto combinado de 30 48.7

de ambos estímulos es 43.7

mayor que cada uno por 35.8 separado. 10

40 60 80 100 120 PAO2

Page 28: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

Tiempo de la respiración

• La respiración es un evento cinético. La duración de cada respiración (Ttot) depende de la frecuencia respiratoria. La fuerza de contracción del músculo inspiratorio y la duración de la inspiración (TI) controlan el volumen tidal (VT). La espiración normalmente es pasiva durante el tiempo disponible (TE).

Page 29: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

CONTROL DE LA RESPIRACIÓN

VAGO

NEUMOTÁXICO(-) (-) APNÉUSTICO (-) (+)

CI

CE

(-) (+)t. potencial de acción

Page 30: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

Vías nerviosas

• Vías ascendentesDe los quimioreceptores, ramas para-simpáticas del nervio vago y glosofaringeo se dirigen al área rítmica.

• Vías descendentesAxones de las neuronas del núcleo del fascículo solitario (se dirigen a las motoneuronas del nervio frénico) y las del núcleo retroambigüo (a las neuronas motoras de los músculos accesorios de la respiración).

Page 31: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

RECEPTORES PULMONARES

RECEPTORES DE ESTIRAMIENTO PULMONAR Responden a la distención pulmonar, aumenta

el tiempo espiratorio y disminuye la frecuencia.

Lentos (SAR) = En músculo liso. tiempo espiratorio. FR. Reflejo Hering-Breuer (INSP. OFF) Mecanoreceptores, quimioreceptores.

Rápidos (RAR) = En células epiteliales. FR. Reflejo de deflación (INSP. ON). Mecanoreceptores, quimioreceptores.

Page 32: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

RECEPTORES DEL SISTEMA RESP.

YUXTACAPILARES ó YUXTALVEOLARES (J)- Responden a la congestión pulmonar.- En paredes capilares y alveolares.- Taquipnea, Disnea.

IRRITANTES- Responden a poluantes y a temperatura.- En células epiteliales de vías superiores.- Hiperpnea, Broncoconstricción.

SUPERIORES- Responden a estímulos mecánicos y químicos.- En células epiteliales de vías superiores.- Tos, Broncoespasmo, estornudo

Page 33: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

Sistema GammaSistema Gamma

• Son receptores que miden la elongación muscular.

• Forman parte de muchos músculos (intercostales, diafragma)

• Esta información se usa para controlar la potencia de la contracción muscular.

• Participan en la sensación de disnea (sed de aire) en los esfuerzos respiratorios.

Page 34: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

Barorreceptores Arteriales.Barorreceptores Arteriales.

• La estimulación de los barorreceptores de la aorta y de los senos carotídeos por el aumento de la Pa puede causar hipoventilación o apnea refleja.

• Una disminución de la Pa puede causar una hiperventilación.

• Duración muy breve.

Page 35: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

Dolor y TemperaturaDolor y Temperatura• La estimulación de los nervios aferentes

causan un cambio en la respiración.• El dolor causa apnea e hiperventilación• El calentamiento de la piel produce

hiperventilación.• El descenso de la temperatura corporal produce

una disminución de la FR La hiperventilación en la fiebre se debería a la estimulación de termorreceptores

hipotalámicos.

Page 36: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

Desórdenes del control de la respiración

• CHEYNES-STOKES: Vt y FR irregular con periodos de apneas. Causas: hipoxia, sobredosis de drogas, insuficiencia cardiaca.

• BIOT: Vt FR con periodos de apnea. Causa: daño cerebral (Ej. meningitis).

• KUSSMAUL: Vt FR . Causa: acidosis metabólica.

• ONDINA: se pierde el control autónomo. Sólo queda el voluntario o el respirador.

Page 37: FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN (Ventilación/Perfusión, Control de la Respiración)

Desórdenes del control de la respiración

• APNEAS DE SUEñO– Obstructivas: la insp. se encuentra limitada

por obstrucción de vías respiratorias (orofaringe - tejidos de la base de la lengua).

Síndrome de Pickwick (apnea de sueño asociada a la obesidad).

– Central: disfunción de los centros de control resp. o de la sensibilidad de los QR.