En la
respiración celular, las células que ya contienen oxígeno y nutrientes, ahora
producen energía para el organismo.
La
respiración celular es un conjunto de reacciones que permiten a las células
obtener energía de las moléculas orgánicas al combinar sus átomos de carbono e
hidrógeno con el oxígeno para producir dióxido de carbono y agua. La
respiración celular o respiración aerobia tiene lugar en las mitocondrias en
los organismos eucariotas.
Entonces,
las células toman el oxígeno que les lleva la sangre y/o utilizan
para quemar los alimentos que han absorbido, allí producen la
energía que el cuerpo necesita y en especial el
calor que mantiene la temperatura del cuerpo humano a unos 37 grados.
Intercambio
de gases.
El
mecanismo de intercambio gaseoso correcto del organismo con el exterior
presenta dos etapas:
1.
Ventilación
pulmonar,
2.
Intercambio
de gases en los pulmones
Presiones
respiratoria.
Hay
cuatro presiones en el aparato respiratorio que han de ser consideradas a la
hora de analizar los movimientos respiratorios.
1.
Presión
bucal o atmosférica, corresponde a la del aire en la atmósfera
2.
Presión
alveolar o intrapulmonar, es la presión del aire contenido en los alvéolos.
3.
Presión
pleural o intrapleural, es la presión que se mide entre las dos hojas de la
pleura. Debido a las propiedades elásticas de pulmón y tórax que traccionan en
sentidos opuestos, el pulmón hacia adentro y el tórax hacia fuera, se genera
una presión intrapleural negativa.
4.
Presión
transpulmonar, es una de las presiones transmurales que puede medirse en el
aparato respiratorio. Corresponde a la diferencia entre la presión alveolar
menos la presión pleural.
Estas
presiones se modifican a lo largo del ciclo respiratorio.
Movimientos
respiratorios
A
diferencia del aparato circulatorio en el que el movimiento del fluido se
realizaba mediante la acción de una bomba situada en serie con el circuito, en
el sistema respiratorio la entrada y salida de aire se produce por la acción de
una bomba situada en el exterior del sistema. El aire se mueve por gradiente de
presión. Si la presión externa es superior a la interna o pulmonar, se produce
la entrada de aire; si la presión externa es inferior a la interna se produce
la salida de aire. En condiciones normales la presión externa o medioambiental
se mantiene constante alrededor de 760 mm hg que se considera el nivel de
referencia o presión 0. Este hecho significa que, para llevar a cabo los
flujos, la presión que debe modificarse es la presión interna, que ha de
disminuir o aumentar para lograr el flujo aéreo en un sentido y otro. Si se
considera el nivel de referencia 0, la creación de una presión negativa dará
lugar a la aspiración o entrada de aire como un mecanismo de succión.la
creación de una presión positiva producirá el empuje hacia fuera del aire o
espiración.
Mecanismo
que llevan y se oponen al colapso pulmonar.
El
organismo puede considerarse como una máquina de combustión interna que quema
principalmente grasas e hidratos de carbono y obtiene así la energía que
necesita para realizar sus múltiples funciones. Este proceso consume oxígeno y
produce anhídrido carbónico. El aire atmosférico suministra el primero y recibe
el segundo.
Como la
combustión tiene lugar en las células situadas profundamente en los tejidos, es
necesario un medio de conexión con la atmósfera. Este nexo es la corriente
sanguínea, que transporta los gases en solución física y en combinaciones
físicoquímicas.
Se
comprende que a mayor trabajo del organismo hay más gasto energético y, por lo
tanto, mayor necesidad de transporte de gases entre las células y el ambiente.
Este se logra aumentando el gasto cardíaco con redistribución del flujo
sanguíneo hacia los órganos en actividad que, además, extraen una mayor
cantidad de oxígeno de la sangre que pasa por sus tejidos. Por estos
mecanismos se puede llegar a aumentar diez veces el intercambio gaseoso entre
células y sangre, lo que exige aumentar el intercambio entre sangre y atmósfera
Es
evidente que si el aire de los alvéolos no se renueva en proporción a la
perfusión sanguínea, el oxígeno se agotará rápidamente siendo reemplazádo por
co2. Un fenómeno mecánico, la ventilación pulmonar, renueva en forma parcial y
periódica el aire alveolar y mantiene dentro del pulmón una composición
adecuada para el intercambio gaseoso o hematosis.
En
suma: el pulmón es un intercambiador de gases que recibe, por un lado, aire que
se renueva continuamente por acción del fuelle o bomba toracopulmonar y, por el
otro, sangre que se mantiene en circulación entre tejidos y pulmón por acción
de la bomba cardiaca.
La
coordinación entre la función de estos dos sistemas entre sí y de ambos con las
necesidades del organismo está a cargo del sistema nervioso, con sus centros
respiratorios y circulatorios. La actividad de estos núcleos coordinadores es
modulada por la información suministrada por receptores situados en diferentes
regiones del organismo.
Esquema
simplificado del sistema respiratorio. El oxígeno ambiental llega al alvéolo
por efecto de la ventilación alveolar (va), la cual se distribuye en forma
proporcional a la irrigación que reciben los alvéolos. El o2 luego difunde a
través de la pared alvéolo capilar (dl) , pasa a la sangre capilar donde se une
a la hemoglobina (hb), que lo transporta a través de las arterias hasta que
llega los capilares tisulares de todo el organismo, desde donde difunde hacia
las células que lo consumirán. El co2 producido en las células difunde a los
capilares sistémicos y es transportado por las venas hasta el corazón derecho y
de ahí al pulmón, donde difunde a los alvéolos. La ventilación eliminará este
gas hacia el ambiente. Para mantener la ventilación adecuada a los
requerimientos metabólicos existen sensores a nivel arterial que informan a los
centros respiratorios de la presión de oxígeno y anhídrido carbónico en la
sangre.
La
separación del aparato respiratorio del aparato circulatorio, sistema nervioso,
tejidos y sangre sólo se justifica por razones didácticas, y con esta misma
justificación abordaremos la función respiratoria como si fuera una sucesión de
fenómenos o etapas diferentes:
1.
Ventilación pulmonar: fenómeno mecánico que asegura el recambio del aire
contenido dentro de los alvéolos.
2.
Distribución y relación ventilación/perfusión: renovación proporcional del aire
y de la sangre a cada lado de la membrana de difusión.
3.
Difusión o transferencia: intercambio de gases entre aire y sangre a través de
la membrana alveolocapilar.
4.
Transporte de o2 y co2 efectuado por la sangre entre el pulmón y las células.
5.
Regulación de la respiración: conjunto de mecanismos de control de la
respiración y coordinación con la circulación, demandas metabólicas, equilibrio
acido-base, fonación, deglución, etc.
6.
Hemodinámica de la circulación pulmonar.
7.
Funciones del espacio pleural.
8.
Mecanismos de defensa mecánicos, celulares y humorales, que tienen un importante
papel, dado el amplio contacto del pulmón con los contaminantes ambientales a
través de los más de 10.000 litros de aire que se ventilan diariamente.
Además,
la entrada al aparato respiratorio está en la faringe y contigua a la boca,
cavidades de gran población microbiana.
La
normalidad de estas funciones está íntimamente ligada a la normalidad de su
sustrato morfológico. En el análisis de la función y clínica recurriremos
repetidamente a diferenciar, en este aspecto, tres compartimentos (figura ii)
que, si bien son partes inseparables de un todo, tienen ciertas
particularidades que determinan su forma de funcionar, de enfermar y de
manifestar su patología.
Mecánica
ventilatoria
La
ventilación es un fenómeno básicamente mecánico que renueva cíclicamente el
aire alveolar alternando la entrada de aire o inspiración y la salida del mismo
o espiración.
En
relación con este aspecto, el aparato respiratorio puede ser comparado con un
fuelle, en el que conviene diferenciar los siguientes componentes:
·
Las
vías aéreas, que son tubos de calibre regulable que comunican el ambiente
exterior con la superficie de intercambio.
·
El
tórax, que actúa como continente protector del pulmón y motor de la
ventilación.
·
El
pulmón, que es, en esencia, una extensa superficie de intercambio gaseoso entre
aire y sangre
Las
características estructurales y la función mecánica de este fuelle pueden
describirse a través de:
1.
Dimensiones del fuelle.
2.
Presiones que se generan.
3.
Fuerzas que lo mueven.
4.
Resistencias que se oponen a la ventilación
5.
Flujos resultantes.
6.
Rendimiento y eficiencia mecánica.
Volúmenes
y capacidades pulmonares.
Volumen
de reserva espiratorio: cantidad máxima de aire que logramos espirar
después de finalizar una espiración normal (1200 ml de aire).
Volumen residual: cantidad de aire que se queda en los pulmones después de finalizar una espiración máxima y profunda (1200 ml de aire).
Capacidad pulmonar total: cantidad de aire que se encuentra en nuestros pulmones después de realizar una inspiración máxima y profunda. La capacidad pulmonar total es el producto de la sumatoria de toso los volúmenes pulmonares (5400 ml de aire).
Volumen residual: cantidad de aire que se queda en los pulmones después de finalizar una espiración máxima y profunda (1200 ml de aire).
Capacidad pulmonar total: cantidad de aire que se encuentra en nuestros pulmones después de realizar una inspiración máxima y profunda. La capacidad pulmonar total es el producto de la sumatoria de toso los volúmenes pulmonares (5400 ml de aire).
Capacidad
vital pulmonar: cantidad máxima de aire que podemos respirar después de
realizar una inspiración máxima y profunda (4200 ml de aire). Es el resultado
de la sumatoria de todos los volúmenes pulmonares, exceptuando el volumen
residual, cantidad de aire que nunca abandonará nuestros pulmones por muy
grande que sea nuestro esfuerzo espiratorio.
·
Capacidad
inspiratoria: cantidad máxima de aire que podemos inspirar después de
finalizar una espiración normal en reposo (3000 ml de aire). Equivale a la
sumatoria del volumen de ventilación pulmonar en reposo y del volumen de
reserva inspiratorio.
·
Capacidad
funcional residual: cantidad de aire que se encuentra en nuestros pulmones
después de finalizar una espiración normal en reposo (2400 ml de aire). Es la
sumatoria del volumen de reserva espiratorio y del volumen residual.
La
capacidad vital pulmonar (cvp), depende en mucho del desarrollo de la
musculatura respiratoria. Los nadadores, por ejemplo, obligados a realizar la
espiración debajo del agua, poseen una poderosa musculatura respiratoria y por
ende presentan, entre los diferentes deportistas, los calores más altos de la
capacidad vital pulmonar. En una persona sana no deportista la cvp puede ser de
alrededor de los 4200 ml de aire; e un deportista muy bien entrenado la cvp
puede oscilar entre los 6500-7500 ml de aire.
Los
cantantes de ópera pueden presentar valores muy altos de la capacidad vital
pulmonar. La CVP se puede medir con la ayuda de un espirómetro.
VIDEO:
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