7.3 FISIOLOGÍA DEL SISTEMA RESPIRATORIO

7.3 FISIOLOGÍA DEL SISTEMA RESPIRATORIO

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Todas las células vivientes necesitan energía para sobrevivir.  Las células toman energía de nutrientes a través de una serie de procesos químicos.  El nombre dado a estos procesos como un todo es metabolismo.

Durante el metabolismo, cada célula combina nutrientes y oxígeno produciendo energía y productos de desecho, principalmente agua y dióxido de carbono.

Cada célula viva en el cuerpo, requiere del abastecimiento de oxígeno y un medio para deshacerse de desechos (dióxido de carbono).  Algunas células necesitan de un suministro constante de oxígeno para sobrevivir, y otras en cambio, pueden tolerar períodos cortos sin oxígeno y sobrevivir.  Por ejemplo, después de cuatro a seis minutos sin oxígeno, las células del encéfalo y las células en el sistema nervioso pueden ser gravemente o permanentemente dañadas, e incluso morir.

Las células muertas del encéfalo nunca pueden reemplazarse, sin embargo, las células del riñón pueden permanecer sin oxígeno por 45 minutos o más y todavía sobrevivir.  Esta es la razón por la cual es posible realizar los trasplantes de ciertos órganos.

Normalmente el aire que respiramos contiene e 21% de oxígeno, 78% de nitrógeno y  Cantidades pequeñas de otros gases constituyen el 1% restante.

Intercambio de oxígeno y dióxido de carbono

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Al desplazarse la sangre a través del cuerpo, abastece oxígeno y nutrientes a varios tejidos o células.  El oxígeno pasa de la sangre en las arterias a las células de los tejidos a través de los capilares mientras que el dióxido de carbono y los desechos celulares pasan en dirección opuesta, de las células en los tejidos al interior de las venas, a través de los capilares

Cada vez que inspiramos los alvéolos reciben un suministro de aire rico en oxígeno.  Los alvéolos están rodeados por una red de capilares pulmonares diminutos.  Estos capilares están de hecho situados en las paredes de los alvéolos.  Esto significa que el aire en los alvéolos y la sangre en los capilares, están separados por solo dos capas muy delgadas de tejido.  Cada vez que espiramos, el dióxido de carbono de la corriente circulatoria se desplaza a través de las mismas dos capas de tejidos a los alvéolos, y es expulsado a la atmósfera.

El oxígeno y el dióxido de carbono pasan rápidamente a través de las paredes de los alvéolos y de los capilares por medio de difusión.  La difusión es un proceso pasivo en el cual las moléculas se desplazan de un área de concentración más alta a un área de concentración más baja.

Por ejemplo una cocina entera puede oler como un huevo podrido porque las moléculas de gas sulfuro de hidrógeno se han movido espontáneamente de un área de alta concentración cercana al huevo para llenar la totalidad del espacio.

Las moléculas de oxígeno se mueven de los alvéolos al interior de la sangre porque hay menos moléculas de oxígeno en los capilares pulmonares.  De igual forma, las moléculas de dióxido de carbono se mueven de la sangre al interior de los alvéolos porque hay menos moléculas de dióxido de carbono en los alvéolos.

Los alvéolos normalmente producen una sustancia llamada agente tensoactivo que ayuda a mantener abiertos los alvéolos.  Al mantenerse los alveolos abiertos, la difusión es más eficiente.  Cualquier elemento que elimina o destruye el agente tensoactivo (como el agua en el ahogamiento) causará dificultad respiratoria aguda.

La sangre no disminuye todo el oxígeno inhalado al pasar por el cuerpo.  Por lo tanto, el aire que espiramos contiene 16% de oxígeno y de 3 a 5 % de dióxido de carbono; el resto es nitrógeno.

Cuando damos ventilación artificial con una mascarilla de bolsa a un paciente que no está respirando, el paciente está recibiendo una concentración del 16% de oxígeno con cada una de sus respiraciones espiradas.

Control de la respiración

El área del tronco encefálico que controla la respiración, está situado profundamente en el interior del cráneo, en una de las partes mejor protegidas del sistema nervioso.  Los nervios en esta área actúan como sensores, reaccionando principalmente al nivel del dióxido de carbono en la sangre arterial.  Si los niveles de dióxido de carbono se vuelven demasiado altos o demasiado bajos, el encéfalo ajusta de manera automática la respiración, lo anterior sucede con mucha rapidez, después de cada respiración.

Esta es la razón por la cual no podemos retener indefinidamente la respiración o respirar rápida y profundamente por un tiempo prolongado.  En una persona sana este estímulo para respirar, se conoce como impulso respiratorio primario.

Cuando el nivel de dióxido de carbono se eleva demasiado, el tronco encefálico envía impulsos a la médula espinal que causa contracción del diafragma y los músculos intercostales.  Esto aumenta nuestra respiración o respiraciones.  Mientras más alto sea el nivel de dióxido de carbono en la sangre, mayor es el impulso para respirar.  Una vez que el dióxido de carbono retorna a un nivel aceptable, disminuye la fuerza y frecuencia de la respiración.

Hipoxia

La hipoxia es un trastorno extremadamente peligroso, en el cual los tejidos y las células del cuerpo no tienen suficiente oxígeno, y a menos que se revierta esta situación, los pacientes pueden morir en cuestión de minutos.  La hipoxia se desarrolla rápidamente en los órganos vitales de pacientes que no están respirando o que están respirando de manera inadecuada.

La respiración inadecuada significa que la persona no puede llevar suficiente aire a los pulmones, con cada respiración, para cubrir las necesidades metabólicas del cuerpo.  La hipoxia puede tener un profundo efecto sobre la respiración.

Si el encéfalo siente que no hay suficiente oxígeno en la sangre, enviará mensajes a través de la médula espinal al diafragma y a los músculos intercostales, aumentando así la profundidad y frecuencia respiratorias del paciente.

Los pacientes con enfermedades respiratorias crónicas (por ejemplo un enfisema) manifiestan un nivel bajo de oxígeno en su sangre, y los sensores del encéfalo se acostumbrarán a este nivel.

El impulso respiratorio primario en un paciente con una enfermedad crónica es causa de un nivel bajo de oxígeno en la sangre es llamado impulso hipòxico.

Los pacientes que están respirando de forma inadecuada, mostrarán diversos signos y síntomas de hipoxia.

La iniciación y el grado de daño de los tejidos causados por la hipoxia dependen con frecuencia de la cantidad de las ventilaciones.  Los signos iniciales de la hipoxia incluyen: inquietud, irritabilidad, aprensión, frecuencia cardíaca rápida (taquicardia) y ansiedad.  Los signos tardíos de la hipoxia incluyen: cambios del estado mental, pulso débil (filiforme), y cianosis.  Los pacientes conscientes manifestarán quejas por falta de aire o dificultad respiratoria (disnea), y es posible que no sean capaces de hablar usando oraciones completas.

El mejor momento para administrar oxigeno es antes de que aparezca cualquier signo o síntoma de hipoxia.

Los trastornos que comúnmente se asocian por la hipoxia son:

  • Ataque cardiaco (infarto al miocardio). La isquemia dentro del musculo del corazón, a causa de un infarto al miocardio se presenta cuando existe una circulación inadecuada de la sangre que transporta oxígeno a los tejidos del corazón. El corazón debilitado empieza a bombear sangre oxigenada al resto del cuerpo con menor eficiencia, dando como resultado la hipoxia sistémica.
  • Edema pulmonar. Es la acumulación de líquido en los pulmones, lo cual hace que el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono sea menos eficiente en los alveolos.
  • Sobredosis aguda de narcóticos o sedantes. Las respiraciones pueden disminuir y hacerse más superficiales (reducción del volumen de ventilación pulmonar).
  • Inhalación de humo y/o humos tóxicos. Estas sustancias causan edema pulmonar y destruyen tejido pulmonar, causando problemas con el intercambio de gases.
  • Apoplejía (evento vascular cerebral). La causa de hipoxia en un evento vascular cerebral se puede deber a parálisis facial que conduce a un deterioro potencial de la vía aérea o control deficiente de las respiraciones si se afecta el centro respiratorio del encéfalo.
  • Lesión torácica. El dolor interfiere con la expansión completa del tórax, limitando la ventilación eficaz. La lesión de los pulmones puede secundar la contusión pulmonar en sí y evitar también el intercambio eficiente de gases.
  • Choque (hipoperfusión). Frecuentemente se produce un choque como resultado de lesiones que afectan al aparato circulatorio. Cuando el aparato circulatorio falla en la distribución de las cantidades adecuadas de oxígeno, los tejidos empiezan a morir.
  • Enfermedades pulmonares obstructivas crónicas (EPOC: bronquitis crónica, y enfisema). La irritación crónica de los pulmones y vía aérea causa lesiones alveolares y por ende ineficiente intercambio de gases.
  • Asma. El estrechamiento de la vía aérea y la acumulación de moco causan que se atrape el aire y un ineficiente intercambio de gases.
  • Nacimiento prematuro. El agente tensoactivo esta disminuido en algunos lactantes prematuros y por lo tanto, el parto prematuro se asocia a menudo con hipoxia. Mientras más prematuro sea el lactante, peor será la hipoxia.

Todos los pacientes hipóxicos, sin importar la causa, deben ser tratados con oxígeno suplementario de alto flujo.  El método del suministro de oxígeno será variable, dependiendo de la intensidad de la hipoxia y de lo adecuada que sea su respiración.

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