Relación Estructura-Función: Sistema Ramificado Aéreo y Vascular

La tráquea es el origen del árbol respiratorio, mientras que la arteria pulmonar da lugar al árbol vascular. En el sistema ramificado de vías aéreas (ventilación), la zona de conducción corresponde a la tráquea, bronquios y bronquiolos terminales. La zona de respiración corresponde a bronquiolos respiratorios, canales alveolares y alveolos.

Estructura de la Unidad Funcional

Las vías aéreas intervienen en la conducción, calentamiento y humidificación del aire. En el intersticio se distinguen fibras conectivas elásticas, de colágeno y reticulares, que dan al pulmón características mecánicas. Hay dos tipos de neumocitos: tipo I (96%) y de tipo II que constituyen el resto y sintetizan el denominado agente tensioactivo o sustancia surfactante.

En cuanto a la estructura de los vasos:

  • Las arterias pulmonares tienen una capa media con gran cantidad de fibras elásticas.
  • Los vasos más profundos presentan un aumento de los elementos musculares.
  • Las arteriolas pulmonares se caracterizan por la ausencia de musculatura lisa y por no tener adventicia.
  • Los capilares no poseen esfínteres.

Aplicación de las Leyes de los Gases a la Respiración

El aire atmosférico tiene 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 2% de otros gases. Para los dos gases fundamentales, el gradiente de presión para el oxígeno (55 mm Hg) se establece entre la atmósfera y los alveolos, mientras que el gradiente de presión para el dióxido de carbono (37,7 mm Hg) es entre el alveolo y la atmósfera.

Ley de Boyle

Cuando un gas es comprimido, su volumen disminuye en la misma proporción que el aumento de su presión. P x V = K, siendo la temperatura constante.   V = 1 atm x 4 L / 2 atm = 2 L.

Ley de Dalton

En una mezcla de gases, la presión ejercida por cada gas individual es independiente de las presiones de los otros gases de la mezcla. Esta ley se puede enunciar también como: la presión parcial de un gas (Pp gas) es directamente proporcional a su concentración, o la presión total (P total) de un gas es igual a la suma de las presiones parciales de los gases que componen la mezcla. (Pp gas = {gas} x P total.   P total = Pp1 + Pp2 + Pp3 … + Ppn).

Ley de Henry

El volumen de un gas disuelto en un líquido, en el que el gas no se combina químicamente, es directamente proporcional a su presión parcial. (G disuelto = Pp gas x K).

Forma de Expresar los Volúmenes Pulmonares

Dado que el aire alveolar no se encuentra en las mismas condiciones que el aire atmosférico, a fin de poder comparar los parámetros respiratorios medidos, se establecen unas condiciones de temperatura, presión y vapor de agua que sean uniformes, ya que la humedad relativa o la temperatura cambian. Cuando el aire atmosférico entra al alveolo, el volumen aumenta, ya que aumenta la temperatura o la humedad.

Condiciones en las que se miden los volúmenes:

  • a) ATPS
  • b) BTPS
  • c) STPD

El Modelo Monoalveolar

En el interior del capilar se encuentran los eritrocitos. Se hace este modelo simplificado del aparato respiratorio para estudiar de forma más fácil su funcionamiento. Se realizan las siguientes funciones:

Ventilación

Para que entre el aire al alveolo y salga de él debe de producirse una diferencia de presiones entre este y el aire atmosférico. La diferencia de presiones se realiza gracias a la acción de los músculos respiratorios. A este proceso se le llama mecánica respiratoria.

Difusión

Una vez que el aire se encuentra en el alveolo se produce el paso del oxígeno desde este hacia la sangre del capilar (difusión). Ve = Vt x Fr.   Va = (Vt – Vd) x Fr. La difusión es el proceso por el cual los gases atraviesan la barrera alveolocapilar. Tanto el O2 como el CO2 pasan la barrera por el proceso de diferencia de presiones. Dado que el paso de ambos gases tiene que ser de igual magnitud, debe existir alguna diferencia. El CO2 tiene que difundir con la misma velocidad que el oxígeno siendo el gradiente 12 veces menor. Esto significa que debe existir algún otro factor que sea 12 veces mayor para el CO2. También hay que saber la velocidad a la que se produce el intercambio.

Relación Ventilación-Perfusión

Si el objetivo último del aparato respiratorio consiste en el intercambio de gases, parece coherente que deba existir un equilibrio entre el flujo del aire (ml/min) en el alveolo y el flujo de sangre (ml/min) que circula por el capilar. (DIBUJO DE ERITROCITOS – relación vent.-perf. adecuada, relación vent.perf. en desequilibrio en la ventilación y en desequilibrio en la perfusión.

Transporte de los gases: hemoglobina (CO2 + H2O <-> H2CO3 <-> HCO3 + H+ -> ->)

Enfermedades del Aparato Respiratorio

Alteraciones de ventilación, alteraciones de difusión, alteración ventilación/perfusión.