SISTEMA RESPIRATORIO miércoles, 4 de agosto de 2021 1:07 p. m. RESPIRACIÓN La respiración es el intercambio de gases entre las células del organismo y el ambiente. La respiración comprende el acceso del O2 a las células, su empleo en los procesos oxidativos y su eliminación en forma de CO2. ETAPAS DE LA RESPIRACIÓN a. Respiración externa, o sea, la introducción del aire a los pulmones y su difusión a los alvéolos. b. Transporte del oxígeno desde los pulmones hasta las células y el del CO2 producido en éstas, por el camino inverso, a los pulmones para su expulsión. c. Respiración interna, es decir, la difusión del oxígeno al interior de las células y la oxidación de los metabolitos para formar H2O y CO2. SISTEMA RESPIRATORIO está compuesto de los pulmones. - Vías aéreas de conducción. - Partes del sistema nervioso central relacionadas con el control de los músculos de la respiración. - Pared torácica. ○ Músculos de la respiración (diafragma, músculos intercostales, músculos abdominales) ○ Caja torácica. ANATOMÍA DEL SISTEMA RESPIRATORIO 1. El aire entra al sistema respiratorio por la nariz o la boca, y el que entra por la nariz es filtrado, calentado hasta la temperatura corporal, y humidificado conforme pasa por la nariz y los cornetes nasales. 2. El aire pasa por la glotis y la laringe, y entra al árbol traqueobronquial. 3. Después de pasar por las vías aéreas de conducción, el aire inspirado entra a los alvéolos, donde entra en contacto con la sangre venosa mixta en los capilares pulmonares. 4. Empezando con la tráquea, el aire puede pasar a través de 10 a 23 ramificaciones en su camino hacia los alvéolos. a. Las primeras 16 ramificaciones de vías aéreas no contienen alvéolos. b. Los alvéolos empiezan a aparecer en las ramificaciones decimoséptimas a decimonovena en los bronquiolos respiratorios. c. Las generaciones vigésimas y vigesimosegunda están revestidas con alvéolos. MÚSCULOS DE LA RESPIRACIÓN Y LA PARED TORÁCICA Los pulmones no pueden inflarse por sí mismos, los músculos de la respiración deben proporcionar la fuerza para esta inflación. La pared torácica debe estar intacta y ser capaz de expandirse para que el aire entre normalmente a los alvéolos. BIOQUÍMICA página 1 normalmente a los alvéolos. Los componentes primarios de la pared torácica son: - Ca caja torácica. - Músculos intercostales externos e internos. - Diafragma. - Revestimiento de la pared torácica. - Pleuras visceral y parietal. - Músculos abdominales. - Músculos intercartilaginosos paraesternales. - Músculos esternocleidomastoideo y escaleno. PROCESO RESPIRATORIO 1. En cada inspiración se produce la contracción del diafragma e intercostales externos; se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja torácica. 2. Al final de la inspiración cesa la actividad nerviosa que activa los músculos y el tamaño de la caja torácica disminuye, debido a la elasticidad de los pulmones, que los impulsa a colapsarse; se produce así la espiración. ALVEOLOS Son las bolsas diminutas de aire en las terminaciones de los bronquiolos en los pulmones. Estos alvéolos son el lugar donde los pulmones y el torrente sanguíneo intercambian el dióxido de carbono y el oxígeno. El nitrógeno es el encargado de impedir que el alveolo colapse cuando se presenta una hipoventilación, de manera que ejerce una presión que permita la contracción, sin que colapse la membrana alveolar. El oxígeno inspirado permite un uso eficaz de los combustibles metabólicos como lo son la glucosa y los ácidos grasos. HEMOPROTEÍNAS Las hemoproteínas son aquellas proteínas que contienen un grupo prostético hemo con enlaces covalentes o no covalentes con la misma proteína. La mayor parte del oxígeno es transportado en la sangre y almacenado en el músculo en forma de un complejo con el hierro en su forma ferrosa en las proteínas hemoglobina y mioglobina. - La hemoglobina solo se halla en los eritrocitos donde facilita el transporte de oxígeno y dióxido de carbono entre los pulmones y los tejidos periféricos. ○ Tiene que ser capaz de captar el oxígeno de forma eficaz al entrar a los alvéolos pulmonares durante la respiración y de liberarlo al entorno extracelular. Esto se consigue mediante interacciones cooperativas entre las subunidades de la globina. - La mioglobina está formada por un solo polipéptido de globina, se encuentra principalmente en el músculo esquelético y el músculo estriado y sirve para almacenar oxígeno en el citoplasma y suministrarlo a la mitocondria. Un grupo prostético hemo se asocia de modo no covalente con cada apoproteína globina. Este grupo prostético hemo, les confiere a las globinas su color rojo y púrpura característico: púrpura en el estado desoxigenado en la sangre venosa y rojo en el estado oxigenada en la sangre arterial. BIOQUÍMICA página 2 sangre arterial. - Las globinas aumentan su solubilidad en agua y una vez secuestrada en el interior de un bolsillo hidrofóbico, se encuentra en un ambiente protector que disminuye la oxidación de hierro en su forma ferrosa a su forma férrica, en presencia de oxígeno. CURVA DE DISOCIACIÓN DE LA HEMOGLOBINA El grado de saturación de la Hb con oxígeno varía con la PaO2 en el plasma. 1. La curva que expresa esta relación se construye sometiendo muestras de sangre a presiones de oxígeno crecientes manteniendo constantes la temperatura y la PaCO2 (40 mmHg). 2. Luego se mide la cantidad de O2 unida a la Hb a las distintas presiones. 3. Se dibuja en un gráfico con la saturación en la ordenada y la presión parcial en la abscisa. El porcentaje de saturación de la hemoglobina hace referencia a los sitios de unión disponibles que están ocupados por oxígeno. Si todos los sitios de unión de las moléculas de hemoglobina están ocupados por oxígeno, la sangre está oxigenada a un 100%. Mientras la PO2 de los alveolos permanezca por sobre los 60 mmHg, la hemoglobina tendrá una saturación superior al 90% y mantendrá los niveles de transporte de oxígeno cercanos a los normales. Pero cuando la PO2 cae a menos de 60 mmHg la pendiente de la curva se hace más pronunciada. MODULACIÓN ALÓSTERICA DE LA AFINIDAD DE LA HEMOGLOBINA POR EL OXÍGENO La afinidad de la fijación de oxígeno por la hemoglobina está influida positivamente por el oxígeno, así como por diversos efectores alostéricos químicamente diversos, como la concentración de hidrogeniones, dióxido de carbono y 2,3 bifosfoglicerato. Al aumentar la concentración de alguno de estos efectores alostéricos mencionados anteriormente, la curva se va a desplazar hacia la derecha, de manera que hay una disminución de la afinidad por el oxígeno, es decir, aumenta el valor de p50. En cambio, si disminuye alguno de estos la curva se va a desplazar hacia la izquierda. EFECTO BOHR La sensibilidad de saturación de oxígeno a la concentración de hidrogeniones se le conoce como efecto Bohr. Esto es porque la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno es sensible al pH, de manera que ocurre un desplazamiento hacia la derecha de la curva de saturación de oxígeno cuando disminuye el pH. Asimismo, se favorece el aumento de p50, es decir, una menor afinidad para la fijación de oxígeno a la hemoglobina. Esto equivale a un desplazamiento dependiente de hidrogeniones de la hemoglobina del estado de R al estado T. EFECTOS DEL DIÓXIDO DE CARBONO Y DE LA TEMPERATURA El aumento de la presión parcial de dióxido de carbono a los capilares venosos disminuye la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno, por lo que al aumentar la presión parcial de dióxido de carbono la curva de saturación se va a desplazar hacia la derecha. Al difundir la sangre el dióxido de carbono puede reaccionar con la hemoglobina oxigenada, desplazando así el equilibrio hacia el estado T, y por lo tanto favoreciendo la disociación del oxígeno fijado. BIOQUÍMICA página 3 Puesto que la fijación de oxígeno al grupo hemo es un proceso exotérmico, la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno disminuye al aumentar la temperatura. EFECTO DEL 2,3 BIFOSFOGLICERATO Al aumentar la concentración intraeritrocitaria de algún factor alostérico (H+, CO2, o 2,3BPG), la curva se desplaza hacia la derecha (posición B), lo que indica una disminución de la afinidad por el O2 (aumento de valor de P50). Por el contrario, la disminución de cualquiera de los efectores alostéricos desplaza la curva a la izquierda. El resultado es una mayor estabilización del estado desoxigenado T de baja afinidad, así como el desplazamiento hacia la derecha de la curva de saturación, facilitando la liberación de oxígeno a los tejidos, lo cual es importante durante una hipoxia crónica, una anemia, un shock o también en la adaptación a la altura. FUNCIONES DEL SISTEMA RESPIRATORIO - Obtener oxígeno a partir del ambiente externo, y proporcionarlo a las células. - Eliminar del organismo el dióxido de carbono producido por el metabolismo celular. - Intercambio de gases. - Equilibrio ácido-básico. - Fonación, defensa y metabolismo pulmonares. - Manejo de materiales bioactivos. Intercambio gaseoso El intercambio de gases en los alvéolos se da por las diferencias de presiones entre la presión atmosférica y las internas. Presión pleural, que es la presión del líquido que está en ese delgado espacio que hay entre la pleura pulmonar y la pleura de la pared torácica. Al comenzar la inspiración este tiene un valor negativo y pues cuando ocurre esta inspiración, la expansión de la caja torácica va a tirar hacia afuera los pulmones con más fuerza originando una presión aún más negativa. Presión alveolar, es esa presión necesaria para que se produzca una entrada de aire hacia los alveolos durante el proceso de inspiración, para esto la presión debe disminuir hasta un valor ligeramente inferior a la presión atmosférica es decir el debajo de cero. Presión transpulmonar, que es la diferencia entre la presión que hay entre el interior de los alveolos y la que hay en las superficies externas de los pulmones. Esta presión se hace menor durante la inspiración. Las paredes de los alvéolos pulmonares son muy finas y están rodeadas por una red de capilares sanguíneos. El intercambio de gases se realiza mediante difusión, en el que las moléculas se desplazan desde donde hay más concentración a donde hay menos hasta que - Los glóbulos rojos son los encargados de transportar el oxígeno en la sangre. El oxígeno se une al hierro de una proteína, llamada hemoglobina, que tienen los glóbulos rojos, y es así como se transporta. - El dióxido de carbono se transporta disuelto en el plasma sanguíneo (la parte líquida de la sangre). BIOQUÍMICA página 4 1. El aire entra por las fosas nasales, faringe, laringe, continúa por la tráquea, los bronquios y bronquiolos. Los bronquiolos terminan en los alvéolos pulmonares, unos pequeños sacos que se inflan en la inspiración y se desinflan en la espiración. 2. En los alvéolos pulmonares se produce el intercambio gaseoso, ya que las paredes de los alvéolos contienen numerosos capilares. 3. La sangre llega a los alvéolos pobre en oxígeno y rica en dióxido de carbono. 4. El aire que llega al alvéolo es rico en oxígeno y pobre en dióxido de carbono. 5. Por difusión, los gases se desplazan desde donde hay más concentración hacia donde la concentración es menor. 6. Las moléculas de oxígeno se unen a los glóbulos rojos de la sangre que los llevarán hacia el corazón, mientras que el dióxido de carbono de los alvéolos pulmonares saldrá del cuerpo en la siguiente espiración. SURFACTANTE El surfactante pulmonar es una mezcla de lípidos y proteínas y sintetizado por los neumocitos tipo II, almacenado en los cuerpos lamelares y secretado en los alvéolos. - Su función principal es disminuir la tensión superficial de los alvéolos y evitar la atelectasia. La síntesis de surfactante depende en parte del pH, temperatura y perfusión normales. La asfixia, la hipoxemia, la hipotensión y el enfriamiento pueden suprimir la síntesis de surfactante. - La producción de surfactante es estimulada por corticoides, estradiol, drogas beta adrenérgicas, prolactina, tirotoxina, factor de crecimiento epidérmico, factor neumocítico fibroblástico - Es inhibido por insulina y andrógenos. El surfactante pulmonar disminuye la tensión alveolar de los alvéolos, estabiliza los alvéolos y los bronquios terminales, evita el edema, mejora la capacidad residual funcional (CFR), la presión media de la vía aérea (PAM), el índice de ventilación (IV), el índice arterio-alveolar de oxígeno (a/A 02), la resistencia y el trabajo respiratorio; disminuye la presión de la arteria pulmonar, aumenta el flujo sanguíneo de la arteria pulmonar y mejora el transporte ciliar. COMPOSICIÓN - Lípidos 85 %: ○ fosfatidilcolina saturada (lecitina) 52 % ○ fosfatidilcolina no saturada 18 % ○ fosfatidilglicerol 8 % ○ fosfatidiletanolamina 4 % ○ fosfatidilinositol 2 % ○ esfingomielina 1 % ○ lípidos neutros y colesterol 5 %. - Proteínas 10 %: ○ hidrofobicas, SP-B, SP-C ○ hidrofílicas, SP-A, SP-D En la madre diabética hay una disminución de la producción de fosfatidilglicerol, lo que favorece la producción de la EMH. La hiperglucemia demora la formación de surfactante Proteína surfactante ALa PS-A es la más abundante y, como la PS-D, pertenece a la familia de las colectinas caracterizadas por tener un dominio de tipo colágeno. BIOQUÍMICA página 5 caracterizadas por tener un dominio de tipo colágeno. Se sintetiza principalmente en las células alveolares tipo II, pero en el pulmón fetal también se expresa en tráquea y otras localizaciones respiratorias. Participa con las restantes PS en la adhesión de lípidos a la pared alveolar. Es un agente protector del factor surfactante frente a proteasas e inhibidores, por lo que su principal función ocurre en alteraciones y situaciones de agresión). E s una pieza fundamental de la inmunidad innata local pulmonar. Además parece tener una función inmunitaria ya que ayuda a regular la función de los macrófagos alveolares y puede opsonizar algunas bacterias y virus Proteína surfactante BPara ejercer de forma adecuada su función, él surfactante debe adherirse a la interfase aire/líquido manteniendo una monocapa coherente, incluso bajo importantes presiones que se ejercen durante la respiración. Esta proteína tiene como función principal estabilizar la monocapa lipídica antes mencionada constituyendo un componente esencial del surfactante. Se une fuertemente a los fosfolípidos interactuando con ellos para aumentar las propiedades surfoactivas favoreciendo la rápida distribución y estabilidad durante la compresión dinámica. Los corticoides son el estímulo más potente conocido, mientras la insulina y el TGFb inhiben su síntesis. La SP-B juega un papel fundamental en el funcionamiento de los pulmones sanos y su ausencia conduce inevitablemente a afecciones pulmonares, siendo la más común el síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) Proteína Surfactante CFavorece la dispersión y distribución del surfactante. La SP-C se sintetiza exclusivamente en células alveolares de tipo II como una proteína precursora de membrana integral. SP-C mejora la adsorción y propagación de fosfolípidos en la interfaz aire-líquido promoviendo así las propiedades de reducción de la tensión superficial del surfactante. La ausencia de PS-C madura causa inestabilidad alveolar y con ello atelectasias recurrentes, inflamación y eventual fibrosis. Proteína Surfactante DLa proteína tensioactiva D (SP-D) juega un papel central en la defensa del huésped pulmonar y en la modulación de las respuestas alérgicas. Varias enfermedades pulmonares humanas se caracterizan por niveles reducidos de SP-D broncoalveolar. Y esto se debe a que se adhiere a bacterias y virus, promoviendo su opsonización y fagocitosis por macrófagos. Además, los niveles séricos de SP-D pueden usarse como marcadores de actividad de enfermedad para enfermedades pulmonares intersticiales. Se piensa que la síntesis y proceso de traducción es muy similar al de la SP-A. Esta proteína regula el metabolismo del surfactante y actúa en la defensa antimicrobiana pulmonar. DEFICIENCIA DE SURFACTANTE La deficiencia de surfactante puede ser primaria, que es la causa de la EMH, o secundaria cuando hay una injuria pulmonar, como ocurre en la neumonía, síndrome de aspiración meconial, pulmón asfíctico, SDR tipo adulto y otras enfermedades pulmonares. 1. Clínica - Dificultad respiratoria progresiva, - - Quejido ( evitar colapso alveolar) - - Aleteo nasal (↓ resist. Vía aérea) - - Retracción (↓ compliance) - - Taquipnea (acortar t. espiratorio y reducir pérdida de volumen pulmonar) - - Cianosis - MP presente o disminuido - - Diámetro AP disminuido 2. Laboratorio- prenatales BIOQUÍMICA página 6 2. Laboratorio- prenatales - Prenatal: estudio de madurez pulmonar en LA - Test Clements: Prueba que sirve para diagnosticar la madurez pulmonar del feto mediante el estudio de la concentración de fosfolípidos en el líquido amniótico. - Índice L/E: Es un análisis para medir la cantidad de 2 sustancias que se encuentran en el líquido amniótico durante el embarazo. Estas sustancias se llaman lecitina y esfingomielina y son surfactantes. L/S y de la presencia o ausencia de fosfatidilglicerol. ○ Inmaduro L/S < 2 y ausencia de PG ○ Incompleto L/S > 2 y ausencia de PG ○ Maduro L/S > 2 y presencia de PG 3. Determinación fosfatidilglicerol: La presencia de este fosfolípido en líquidos amnióticos indica el final de la madurez pulmonar fetal y facilita la interpretación del índice L/S en muestras de diabéticas o contaminadas con sangre. Valores mayores de 2,1 mg/l o cuando el total de fosfatidilglicerol es igual o excede del 3% del total de fosfolípidos, están bien correlacionados con la madurez pulmonar fetal. 4. LaboratorioRadiología: aumento de densidad pulmonar homogéneo + broncograma aéreo: “vidrio esmerilado” − GSA: requerimientos de FiO2(La fracción inspirada de oxígeno) sobre 0,40. Acidosis metabólica o respiratoria. BIOQUÍMICA página 7
