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TEMA 4

EL APARATO RESPIRATORIO


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RESPIRACIÓN

Las células necesitan continuamente O2 para producir ATP.

Al mismo tiempo estas reaccionesproducen CO2.

El sistema cardiovascular y el sistemarespiratorio contribuyen al aporte de O2 y a la eliminación de CO2.


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Etapas de la respiración

1. Intercambio de aire entre la atmósfera y lospulmones: VENTILACIÓN PULMONAR.

2. Intercambio de O2 y CO2 entre el aire delalveolo pulmonar y la sangre.

3. Transporte de gases en la sangre (circulaciónpulmonar y sistémica).

4. Intercambio de O2 y CO2 entre la sangre y lascélulas.

5. La respiración celular tiene lugar en el interior celular,y en ella es necesario el O2 para producir CO2, H2O yenergía


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CONCEPTOS DE RESPIRACIÓN

Ventilación pulmonar: Inhalación o inspiración Espiración o exhalación.

Respiración externa: Intercambio gaseosoentre los alvéolos pulmonares y la sangre.

Respiración interna: Intercambio gaseosoentre los capilares sanguíneos y las células.

La respiración celular, tiene lugar en elinterior celular, y en ella es necesario el O2 para producir CO2, H2O y energía


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LA CAJA TORÁCICA

El sistema respiratorio está alojadoen la cavidad torácica Columna vertebral. Clavícula. Omóplatos. Esternón. Costillas

Scapula orshoulder plate

Backbone


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ANATOMÍA DEL APARATO RESPIRATORIO

pulmón izquierdo

fosas nasales

faringe

epiglotis

laringe

pulmón derecho

corazón

bronquio

bronquiolo

diafragma

tráquea

Se divide en: Vías respiratorias:

Fosas nasales Faringe Laringe Tráquea Bronquios Bronquiolos

Pulmones


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ANATOMÍA DEL APARATO RESPIRATORIO


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Cavidad torácica y pleura

TimoGlándula tiroides

Tráquea

Pulmónderecho

Pulmónizquierdo

Mediastino

Cada pulmón está encerrado dentro deun saco pleural independiente.

La pleura es una membrana dedoble pared que rodea cadapulmón

Pleuravisceral

Pleuraparietal


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Pleura


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NARIZ


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Comunicadas con elexterior por losorificios nasales.

Con la faringe por

las coanas.

Con los senosparanasales.

Con las glándulaslacrimales por losconductos lacrimales

FOSAS NASALES


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FOSAS NASALES

Cavidades óseassituadas sobre lacavidad bucal.

Rodeadas por elpaladar, los nasales,el frontal y el

etmoides.

Separadas por eltabique nasal,formado por eletmoides, el vómer yel cartílago nasal.

En las paredeslaterales están loscornetes


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FOSAS NASALES


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FOSAS NASALES

La zona del vestíbulo nasalestá recubierta por epitelioescamoso estratificado yprotegida por pelos.

La mucosa querecubre loscornetes se llamapituitaria roja.

En la parte superior

está la pituitariaamarilla. Contienelas terminacionesde los nerviosolfatorios.


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Bulbo olfatorio


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Epitelio ciliado

La mucosa respiratoria está constituidapor epitelio prismático pseudoestratificadocon numerosas células caliciformes.

Epitelio ciliado de la tráquea

Cilios

CélulasSecretorasde moco


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EPITELIO VÍAS RESPIRATORIAS

Las paredes internas secretan una sustanciaespesa (moco) a la cual se adhieren laspartículas que van en el aire y en conjunto con

los cilios de las células de esta pared searrastran hasta la faringe para ser deglutidas yeliminadas por las materias fecales.

Este mecanismo mantiene limpio los pulmonesy sirve de defensa para agentes patógenos.


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FOSAS NASALES

Limpia, calienta y humidifica el aireinhalado.

Detecta los olores.

Actúan como caja de resonancia paraampliar los sonidos de la voz.


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FARINGE

La faringe está recubierta en suporción oral por epitelioescamoso estratificado.


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FARINGE

Tubo musculoso común a los aparatosdigestivo y respiratorio.

Comunica con: La boca a través del istmo de las fauces El esófago Las fosas nasales a través de las coanas La laringe a través de la glotis El oído medio a través de las trompas de

Eustaquio.


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VÍAS RESPIRATORIAS INFERIORES

Z o n a

d e c o n d u c c i ó n

Z . R e s p

bronquiolo

red de capilares

alvéolos pulmonares

filamento muscular

arteria pulmonar

vena pulmonar


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LARINGE


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LARINGE

Permite la fonacióny el paso del aire.


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LARINGE


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LARINGE

En la laringe hay dospares de repliegues, lascuerdas vocales: las falsas o superiores y lasverdaderas o inferiores(producen los sonidos).

La tensión de las cuerdas modifica el tono delsonido.

El tamaño de la laringe determina el timbre.


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LARINGE

Laringoscopia


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TRÁQUEA

Epitelio ciliado de latraquea

Permanece siempre abierta

gracias a sus anilloscartilaginosos incompletos. Sirve de paso a la corriente

aérea.


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Epitelio ciliado de la tráquea


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Traqueotomía


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BRONQUIOS

ARBOL BRONQUIAL

Los bronquios se ramifican en tuboscada vez más finos que acaban en lossacos alveolares.

Los alvéolos están rodeados por unared de capilares sanguíneos


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ALVÉOLOS PULMONARES

Sacoalveolar

Bronquiolorespiratorio

Capilares

Célula tipo IICélula tipo I

CapilaresFibras elásticas

Macrófago


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ALVEOLOS PULMONARES


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PULMONES

Los elementos queforman los pulmonesestán fuertementeunidos entre si y tienengran elasticidad.

Los alvéolos pulmonaresse encuentran rodeadosde infinidad de capilaressanguíneos y de tejidoconjuntivo.

En los alvéolos tienelugar el intercambiogaseoso.


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Árbol bronquial

Sección longitudinal de pulmón de cordero. Árbol bronquial.


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eritrocito

CapilarAlvéolo

Macrófago

Célula alveolar tipo II

Célula alveolar tipo I

Membrana respiratoria

0.5

La unidad alveolo-capilar es el lugar donde se efectúa elintercambio de gases: Membrana respiratoria.

En los alvéolos, los gases pasan por difusión de la zonadonde están más concentrados a dónde la concentraciónes menor.


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Respiración celular

Intercambio de O2 y CO2 entre la sangre y los tejidos

4

Transporte de O2 y CO2 entre los pulmones y lostejidos

3

Intercambio de O2 y CO2 entre el aire del alveolo y lasangre

2

Ventilación, o intercambiode gas, entre la atmósfera

y los alvéolos pulmonares

1

Alvéolos

pulmonares

Atmósfera

O2CO2

O2CO2

Corazón

O2CO2

O2CO2

CO2 + H2O + ATP O2 + glucosaCélula

Circulaciónsistémica

Circulaciónpulmonar


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Músculos respiratorios

Los pulmones carecen de músculos, no tienenmovimiento propio.

Los músculos respiratorios modifican el

volumen de la caja torácica: Músculos del cuello Músculos del hombro Músculos intercostales Músculos abominales

Diafragma


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Músculos respiratorios

Músculos inspiratorios Diafragma Intercostales externos Escalenos Esternocleidomastoideo

Músculos espiratorios Intercostales internos Pared abdominal


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Ventilación pulmonar


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MECÁNICA VENTILATORIA

Diafragma contraído

el volumen torácicoaumenta

Inspiración: Entra aire

La inspiración siempre esun movimiento activo

La espiración en general esun movimiento pasivo

Diafragma relajadoel volumen torácico

disminuye

Espiración: Sale aire


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Inspiración e espiración


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La integridad de la pleura es esencial paramantener expandidos los pulmones y para la

mecánica ventilatoria.

CuchilloPulmóncolapsado

PleurasVisceral yparietal

Aire

Neumotórax

Diafragma

Costillas

Pleurasvisceral yparietal

Espaciointrapleural

Pulmónnormal

Neumotorax es la presencia de aire en la cavidad pleural


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Agua

Aire Insp. Esp. Insp. Esp.

Espirometría

Es una técnica que mide los volúmenes y capacidadespulmonares


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Definiciones

Volumen corriente (VC): Volumen de aire que intercambiamos en una

respiración (~0,5 litros en reposo). Volumen de reserva inspiratoria (V1):

Volumen de aire que corresponde a una inspiraciónforzada (entre 1 y 1,5 litros).

Volumen de reserva espiratoria (V2): Volumen de aire que corresponde a una espiración

forzada (entre 0,5 y 1 litro). Volumen residual:

Volumen de aire que queda en los pulmones aúndespués de una espiración forzada.


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Frecuencia respiratoria: número de inspiraciones por minuto.

Capacidad vital:

VC+ V1+ V2+ V3 Capacidad pulmonar total: Es la suma de la capacidad vital y del

volumen residual.

Definiciones (continuación)


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Volúmenes y capacidades pulmonares

5800

28002300

Volumen(ml)

1200

Volumencorriente(500 ml)

Finalinspiraciónnormal

Finalespiraciónnormal

Volumen residual(1200 ml)

Volumende reservaespiratoria

(1100 ml)

Volumen dereserva

inspiratoria(3000 ml)

Capacidadpulmonar total

Capacidadresidual funcional

Capacidad vital4600 ml

Capacidad

inspiratoria

Tiempo


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INTERCAMBIO GASEOSO: Conceptos físicos

El aire se mueve a favor de gradiente de presiones (seaplica también a presiones parciales de cada gas).

El aire es una mezcla de gases, cuya presión total es lasuma de las presiones parciales de cada uno de ellos(Ley de Dalton).

La presión parcial de un gas es la presión que cada gasejerce de forma individual, y es directamenteproporcional a su concentración.


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El aire es una mezcla: 21% O2, 78% N2 ytrazas de otros gases.

La cantidad de O2 en nuestras células viene

determinado por su presión parcial.Presión parcial=Patmosférica x (% del gas en la mezcla)

Patmosférica nivel del mar= 760 mm HgPO2 nivel del mar= 760 mm Hg x 21/100= 159 mm Hg



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La presión ejercida por un gas es inversamenteproporcional al volumen que ocupa (Ley de Boyle).

P1.V1 = P2.V2

A mayor volumen menor presión


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3. ESPIRACION

Palveolar mayor que PatmosféricaPalveolar igual que Patmosférica

1. REPOSO

Palveolar menor que Patmosférica

2. INSPIRACION

Entrada y salida del aire en los pulmones


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Presión parcial del O2 en distintos compartimentos

PO2 aire respirado= 150 mm Hg PO2 interior alvelo= 105 mm Hg

PO2 capilares pulmonares= 100 mm Hg

PO2 venas= 40 mm Hg


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INTERCAMBIO DE GASES

Aire alveolar:PO2: 105 mm Hg

PCO2: 40 mm Hg

Sangre arterial:PO2: 105 mm Hg

PCO2: 40 mm Hg

Tejidos:PO2: 40 mm Hg

PCO2: 46 mm Hg

Sangre venosa:

PO2: 40 mm HgPCO2: 46 mm Hg


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MEMBRANA RESPIRATORIO


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Intercambio de gases entre alveolos y eritrocitos

CO2

O2

Eritrocito

Inspiración:0.03% CO2

21% O2

Sangre con CO2Sangre con O2

Espiración:3% CO2

15% O2


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Un ascenso rápido sin expulsarel aire puede elevar mucho elvolumen de aire en los pulmones

Neumotórax por rotura del tejido pulmonar en el buceo

Profundidad 50mP=6 atmV pulmón= 3 L

Profundidad 20mP=3 atm

V pulmón= 3x2=6 L

Síndrome de sobreexpansión pulmonar. Los pulmones se rompen por aumento de volumen y dejan entrar aire al espaciopleural, produciéndose neumotórax.


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Transporte de oxígeno

Unido a la hemoglobina (oxihemoglobina) 98,5 % (=20 ml O

2 /100 ml sangre)

Disuelto en plasma 1,5 % (=0,3 ml O2 /100 ml sangre)


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Hemoglobina

Formada por 4 cadena proteicas (globinas α yβ )

Cada cadena de globina tiene un grupo hemo.

Cada Fe2+ puede unirse a una molécula de O2 (unión débil, no covalente y reversible)

Cada molécula de hemoglobina puedetransportar hasta 4 moléculas de O2


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Hemoglobina

1 eritrocito (280 106 de moléculas de hemoglobina), transporta1000 106 de moléculas de O2.


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Oxihemoglobina(con O2)

Desoxihemoglobina(sin O2)

Reacción de descargaLos eritrocitos conoxihemoglobina descarganel O2 a los tejidos

Reacción de carga

Los eritrocitos condesoxihemoglobinaa su paso por los pulmones captan el O2

HEMOGLOBINA


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100

80

60

40

20

0 P o r c e n t a j e d e s a t u

r a c i ó n

20 40 60 80 100 120 140

pO2 en solución (mm Hg)

Curva de disociación de la hemoglobina

PO2 tejidos PO2 en pulmones20 ml/dl15 ml/dl

O2 cedido a los tejidosen reposo

O2 cedido a lostejidos en ejercicio


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100

80

60

40

20

0 P o r c e n t a j e d e s a t u

r a c i ó n

20 40 60 80 100 120 140

pO2 en solución (mm Hg)

Curva de disociación de la hemoglobina

CalorCO2H+ (acidosis)

La reducción del pH y la elevación del CO2 y la temperatura reducen la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno.

¿C l l i i l bl fi i ló i


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¿Cual es el principal problema fisiológicoasociado a la altitud?

PO2

•Nivel del mar………150 mm Hg………………100 mm Hg.•3000 m…………………110 mm Hg……………70 mm Hg

•8848 m………………….43 mm Hg………………20 mm Hg

PO2 en aireinspirado

Hb saturada

Límite deportesDe competición

PO2 en capilarespulmonares

d ñ


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A 9000 mtPO2 sangre ~ 19 mm Hg

Deportes de montaña

El problema de la falta de oxígeno

A 5 mt de profundidadPO2 sangre~200 mm Hg)

A nivel del marPO2 sangre ~ 100 mm Hg

Afi id d d l h l bi l i l bi l O

http://www.gabriellas.com/images/cartoon_beach.gif


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Afinidad de la hemoglobina y la mioglobina por el O2

Mioglobina. Sistema de almacenaje de O2

Mioglobina •Aumenta en músculo esqueléticodurante la aclimatación a la altitud


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Transporte de CO2 en sangre

10% Disuelto en plasma

20% Combinado con la hemoglobina(HbCO2 carbaminohemoglobina)

70% Como ión bicarbonato HCO3

- disuelto en plasma


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Transporte de CO2 en sangre

La mayor parte del CO2 se transporta en sangre comoCO3H2

El CO3H2 se encuentra disociado en su mayor parte:

Esta reacción puede ir en ambas direcciones según ladisponibilidad de sustrato:

CO3H2 CO3H- + H+

ANHIDRASACARBÓNICA

CO2 + H2O

Transporte de CO de los tejidos a la


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En los tejidos hay mucho CO2 que pasa ala sangre y forma CO3H- y H+.

Los H+ acidifican el medio, y disminuyen la

afinidad de la hemoglobina por el O2,liberando el O2 hacia los tejidos

Transporte de CO2 de los tejidos a lasangre

CO3H2 CO3H-

+ H+

ANHIDRASACARBÓNICA

CO2 + H2O


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Hb-O2

CO2

O2

Anhidrasacarbónica

Tejidos corporales Capilares sanguíneos

HbO2

Transporte de CO de la sangre a los


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En los alvéolos hay poco CO2 y mucho O2, por loque la reacción va en sentido contrario. El CO3H- que estaba en el plasma entra en los eritrocitos yse forma CO2 .

El O2 en exceso que viene desde los alvéolos seune a la hemoglobina y el CO2 formado pasa a losalvéolos para su eliminación.

Transporte de CO2 de la sangre a losalveólos

CO3H2 CO3H- + H+

ANHIDRASACARBÓNICA

CO2 + H2O


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Hb

O2Hb-O2

CO2

O2

Anhidrasacarbónica

Alvéolos pulmonaresCapilares sanguíneos

R l ió d l i ió


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Regulación de la respiración

La frecuencia respiratoria en reposo oscilaentre 16/18 respiraciones/min.

La frecuencia y la profundidad de las

respiraciones se adaptan a la necesidad deun aporte suficiente de O2 a las células y laeliminación de CO2.

Una incremento de la tasa metabólicaincrementa la frecuencia respiratoria.

Cambios en la ventilación con el


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ejercicio

El aumento de la ventilación durante unejercicio moderado se produce a costa deun aumento del volumen, sin apenascambios en la frecuencia respiratoria

Cuando se realiza de forma mantenida unejercicio intenso se produce un aumentobrusco de la frecuencia respiratoria poraumento del metabolismo anaerobio.

l ió d l i ió


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Regulación de la respiración

Proceso involuntario (automático)

Modulado por factores: Nerviosos Químicos Voluntad (en parte) Temperatura

Emociones Presión arterial Movimientos corporales

ó


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Control de la respiración

Existen dos mecanismos principales decontrol:

Control nervioso, responsable de la ritmicidad delos ciclos respiratorios.

Control químico, modifica la frecuencia y laprofundidad respiratoria

l i d l i ió


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Control nervioso de la respiración

Los centros de

control respiratoriose encuentran en eltronco encefálico

Protuberancia

Bulbo

fl j d i


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Reflejo de Hering-Breuer

Contraccióndiafragma

INSPIRACION

Distensión

Pulmones

ESPIRACIÓN(pasiva)

Otros centros seactivan duranteinspiraciones yespiraciones forzadas.

C l í i d l i ió


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Control químico de la respiración

El patrón cíclico de respiración se puedemodificar por cambios en laconcentración de CO2, de O2 o en el pH.

Los receptores que responden a estoscambios son quimiorreceptores (neuronasespecializadas en detectar cambios de

concentración).

Quimiorreceptores


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Centrales Periféricos

aorta

Carótidas

Detectan cambios en PO2 yPCO2 de forma directa

Detectan cambios en PCO2

de forma indirecta (por cambiosde pH).No detectan cambios en PO2

Quimiorreceptores

Los quimiorreceptores están conectados con el centrorespiratorio por el nervio vago y el glosofaríngeo.

C t l l t i


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¿Hasta cuando podemos aguantar la respiración?

Límite 40 mm Hg

PCO2> 50 mm Hg

Pérdida de consciencia

El control se vuelve involuntario

Control voluntario

C t l i l t i d l i ió


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Control involuntario de la respiración

Situaciones como el ejercicio, emociones,cambios de presión arterial y temperatura,también cambian el ciclo respiratorio.

Disminución de la temperatura

Disminución de la respiración para evitar pérdida de calor

Aumento de la temperatura (ejercicio/fiebre)

Aumento de la respiración para perder calor

Ef d l i l d l


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-Sistema límbico-Hipotalamo

CONTROL DE

EMOCIONES

Dolor continuado-----aumento de la frecuencia respiratoria

Emociones (llorar)----aumento de la frecuencia respiratoria

Dolor súbito----apnea temporal

Efecto de las emociones y el dolor

Efecto de la presión arterial y el movimiento


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Efecto de la presión arterial y el movimientocorporal

Receptores de presión (Barorreceptores)Aumento de la presión arterial

Disminución de la respiración

Receptores de posición en tendones y músculos(Propioceptores)

Ejercicio (Estiramiento de tendones y músculos)

Aumento de la respiración

Té minos espi ato ios


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Términos respiratorios

Eupnea: Respiración confortable en reposo. Disnea: Sensación de dificultad para respirar. Ej:

patología/ejercicio muy intenso. Apnea: Interrupción de la respiración. Ej:

voluntaria/depresión SNC. Hiperpnea: Incremento en la respiración

(volumen/ritmo) en respuesta a un aumento delmetabolismo. Ej: ejercicio.

Hiperventilación: Incremento en la respiración(volumen/ritmo) sin aumento del metabolismo. Ej:emocional/soplar un globo.

Hipoventilación: Reducción en la ventilación alveolaren relación con la tasa metabólica. Ej: asma

Enfermedades


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Enfermedades

El aire está cargado de microorganismos ysustancias nocivas para el respiratorio

Tabaquismo


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Tabaquismo

Cáncer de pulmón

Bronquitis aguda

Enfisema pulmonar


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Enfisema pulmonar

Cancer de laringe


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Cancer de laringe

Laringe sana

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