ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA RESPIRATORIO EN EL SER HUMANOEl sistema respiratorio humano (Fig. 25-3) tiene dos características importantes. En primer lugar, se utilizan sistemas convectivos muy eficiente (es decir, la ventilación y los sistemas circulatorio) para el transporte de larga distancia de O2 y CO2.En segundo lugar, se reserva exclusivamente para la difusión de los movimientos de corta distancia de O2 y CO2. Los componentes claves de este sistema respiratorio son:1. Una bomba de aire: El sistema de convección externo en el ser humano se compone de los pulmones y las vías respiratorias, la cavidad torácica y sus elementos esqueléticos asociados, y los músculos de la respiración. Estos componentes ofrecen aire, y retirar el aire de la ventilación alveolar.La inspiración se produce cuando los músculos de la respiración aumentar el volumen de la cavidad torácica,causando que los alvéolos se expandan de forma pasiva, y la disminución de la presión alveolar. 2. Mecanismos para el transporte de O2 y CO2 en la sangre: glóbulos rojos son altamente especializados parael transporte de O2 desde los pulmones a los tejidos periféricos y para el transporte de CO2. Ellos tienen niveles extremadamente altos de hemoglobina y otros componentes (2,3-difosfoglicerato, la anhidrasa carbónica, y los intercambiadores de Cl-HCO3) que ayudan a la carga con rapidez y descargan grandes cantidades de O2 y CO2. En los capilares pulmonares, se une la Hb O2, lo que permite a la sangre transportar más O2, aproximadamente 65 veces más que la solución salina normal. Al mismo tiempo, la Hb químicamente reacciona con aproximadamente el 20% del CO2 producido por la mitocondria y lleva este CO2 de vuelta a los pulmones. La hemoglobina también juega un papel fundamental ya que protege los H+ formado por la anhidrasa carbónica. Por lo tanto, la hemoglobina desempeña un papel central en la química ácido-base, así como para el transporte de O2 y CO2.3. Una superficie de intercambio de gases: La barrera del intercambio de gases en el ser humano se compone de los alvéolos, lo que proporcionar una superficie enorme, pero muy fina para la difusión pasiva de gases entre el aire alveolarespacios y los capilares pulmonares. 4. Un sistema circulatorio: El sistema de convección interna en el ser humano se compone de una de cuatro cámarascorazón, y separar las circulaciones sistémica y pulmonar.

5. Un mecanismo de regulación a nivel local la distribución de la ventilación y la perfusión6. Un mecanismo para el centro que regula la ventilación: A diferencia de la ritmicidad del corazón, el de lael sistema respiratorio no es intrínseco a los pulmones o la pared torácica. En cambio, los centros de control respiratorio en el sistema nervioso central (SNC) rítmicamente estimulan los músculos de la inspiración. Por otra parte,estos centros respiratorios deben modificar el patrón de la ventilación durante el ejercicio o de otro tipocambios en la actividad física o mental. Sensores para la PO2 arterial, la PCO2 y el pH son parte de la retroalimentación,bucles que estabilizan estos tres parámetros de "gases de la sangre".

La pleura parietal, la pared de la bolsa que es el más lejano de los pulmones, contiene vasos sanguíneos que secree que produce un ultrafiltrado del plasma llamado líquido pleural. Cerca de 10 ml de este líquido normalmenteocupa el espacio virtual entre el parietal y la pleura visceral. Esta última se encuentra directamente en el pulmóny contiene vasos linfáticos que drenan el líquido del espacio pleural. Cuando la producción de líquido pleuralsuperior a su eliminación, el volumen de líquido pleural aumenta (derrame pleural), lo que limita la expansión de lapulmón. En circunstancias normales, el líquido pleural probablemente lubrica el espacio pleural, facilitandocambios fisiológicos en el tamaño y la forma de los pulmones.Los pulmones se están divididas en lóbulos, tres en el pulmón derecho (es decir, lóbulos superior, medio e inferior)

y dos en el izquierdo (lóbulos superior e inferior). El pulmón derecho, que es menos complicado que el izquierdo porla presencia del corazón, representa aproximadamente el 55% de la masa y la función pulmonar total.

Nos referimos a las vías aéreas pulmonares se bifurcan progresivamente por su número de generación (fig. 25-4): La generación cero es la tráquea, las vías respiratorias son la primera generación de la derecha y la izquierda (bronquios principales), y así sucesivamente. En la medida en el bronquio principal derecho tiene un diámetro mayor que el izquierdo, y está más cerca paralelamente a la tráquea, los cuerpos extraños inhalados con mayor frecuencia se alojan en el pulmón derecho que en el izquierdo.Hay un total de alrededor de 23 generaciones de vías respiratorias. A medida que aumenta la generación de números (es decir, las vías respiratorias se vuelven más pequeños), la cantidad de los cilios, el número de células secretoras de moco, la presencia delas glándulas submucosas, y la cantidad de cartílago en las paredes de las vías respiratorias todas disminuyen gradualmente. El moco esimportante para la captura de pequeñas partículas extrañas. El barrido de los cilios de la alfombra de moco - mantiene húmedo por secreciones de las glándulas submucosas - hacia arriba hacia la faringe, donde dispone de tiempo para tragar el moco. El cartílago es importante para evitar el colapso las vías respiratorias, lo cual es especialmente problemático durante la espiración. La vía aérea mantiene algún cartílago alrededor de la 10 ª generación, hasta el punto donde son denominados bronquios.A eso de las generación 11 y posteriores, las vías respiratorias ya libres de cartílago se llaman bronquiolos.Debido a que estos bronquiolos les falta cartílago, pueden mantener la luz sólo porque la presión que los rodea puede ser más negativo que la presión del interior, y debido a la atracción hacia el exterior (tracción radial) de los tejidos circundantes. Por lo tanto, los bronquiolos son especialmente susceptibles a contraer durante la espiración. Hasta aproximadamente la generación 16, los alvéolos no están presentes, y el aire no se puede intercambiar conla sangre capilar pulmonar. Estas vías respiratorias libres de alvéolos son las vías respiratorias de conducción, que sólo sirven para mover el aire por convección (es decir, como el agua se mueve a través de un tubo) a las regiones del pulmón que participan en el intercambio gaseoso. Las vías aéreas más distales son los bronquiolos terminales (generación ~ 16). El volumen total acumulado de vías respiratorias de conducción, de los labios / la nariz a la generación 16 de las vías respiratorias, el espacio muerto anatómico, asciende a aproximadamente 150 ml en varones jóvenes sanos y un poco más de 100 ml en las mujeres. El espacio muerto anatómico es sólo una pequeña fracción de la capacidad pulmonar total, que promedia 5 a 6 litros en adultos, dependiendo del tamaño y la salud del individuo.

Los espacios de aire alveolares son el sitio de intercambio de gasesLos alvéolos aparecen por primera vez en los bronquiolos aproximadamente en la generación 17. Estos bronquiolos respiratorios participar en el intercambio de gases, al menos en parte de su superficie. Los bronquiolos respiratorios se extienden aproximadamente desde la generación 17 a la generación 19, la densidad de los alvéolos aumenta gradualmente con el número de la generación (ver Fig. 25 - 4). Finalmente, los alvéolos ocupan completamente las vías respiratorias. Estos conductos alveolares (generaciones 20-22), finalmente poner fin en los sacos alveolares (generación 23). La agregación de todas las vías respiratorias derivadas de un bronquiolo terminal único (es decir, los bronquiolos respiratorios, conductos alveolares y los sacos alveolares), a lo largo con su asociación a sangre y los vasos linfáticos, es una unidad respiratoria terminal o lóbulo principal.

La sección transversal de la tráquea es de aproximadamente 2,5 cm2. A diferencia de la situación en las arterias sistémicas, en donde el área total de la sección transversal de las ramas siempre supera el corte transversal del área del vaso principal, el área total de la sección transversal se cae de la tráquea a través de los cuatro primeros

Ilustración 1 25-4 Generaciones de las vías respiratorias

generaciones de vías respiratorias (fig. 25-5). Debido a que todo el aire que pasa a través de la tráquea también pasaa través de cada generación de vías respiratorias de conducción, producto de la superficie total de corte transversal y la velocidad lineal es una constante. Por lo tanto, la velocidad lineal del aire en las primeras cuatro generaciones es mayor que en la tráquea, que pueden ser importantes durante la tos. En las generaciones venideras, sin embargo, elárea de la sección total se eleva, al principio lentamente, y luego abruptamente. Como resultado, la velocidad linealcae a valores muy bajos. Por ejemplo, en el nivel de los bronquiolos terminales (generación 16), el área de sección transversal es de aproximadamente 180 cm2. Por lo tanto, la velocidad lineal media del aire a la generación 16 es sólo (2,5 cm2) / (180 cm2) = 1,4% del valor en la tráquea.A medida que el aire se mueve en los bronquiolos respiratorios y más lejos en la unidad respiratoria terminal, donde la velocidad lineal es minúscula, la convección poco a poco se vuelve menos y menos importante para el movimiento de la molécula de gas, y la difusión domina. Tenga en cuenta que el movimiento a larga distancia de los gases de los labios / la nariz al final de la generación 16 de las vías respiratorias se produce por convección. Sin embargo, el movimiento de corta distancia de los gases de la generación 17 de las vías respiratorias hasta los confines de los conductos alveolares se produce por difusión. El movimiento de los gases a través de la barrera de intercambio (<0,5 micras) también se produce por difusión. Por lo tanto, las distancias más largas se producen por convección, mientras que las distancias sobre las que la difusión se lleva a cabo son cortas.El alvéolo es la unidad fundamental del intercambio de gases. Los alvéolos son estructuras hemisféricas con diámetrosque van desde 75 hasta 300 micras. Los aproximadamente 300 millones de alvéolos tienen una superficie total de 50 a100 m2 y un volumen total máximo de 5 a 6 litros en los dos pulmones. Tanto el diámetro y la superficie dependerá del grado de inflación pulmonar. Los pulmones tienen un volumen relativamente modesta (es decir, aproximadamente 5,5 litros), muy poco de lo que se invierte en la realización de las vías respiratorias (es decir, aproximadamente 0,15litros). Sin embargo, la zona alveolar es tremendamente amplificada. Por ejemplo, una esfera con un volumen de 5,5litros que tiene una superficie de 0,16 m2, Que es mucho menos del 1% de la superficie alveolar.El revestimiento alveolar se compone de dos tipos distintos de células epiteliales, llamadas neumocitos de tipo I y de tipo II. Las células cuboidales tipo II existen en grupos y son responsables de la elaboración del surfactante pulmonar, lo que facilita considerablemente la expansión de los pulmones. Las células tipo I son mucho más delgadas que las células de tipo II. Así, aunque los dos tipos de células están presentes en aproximadamente el mismo número, elLas células tipo I cubren el 90% a 95% de la superficie alveolar, y representan el camino más corto para la difusión de gas. Después de una lesión, las células tipo I degeneradas, mientras que las células de tipo II proliferan y reestablecen la capa epitelial continua. Así, las células de tipo II parecen servir como células de reparación.Los capilares pulmonares suelen estar entre dos espacios de aire alveolar. De hecho, el flujo de sangre casi forma una hoja de ininterrumpida que fluye como un lazo trenzado entre los alvéolos contiguos. En las células tipo I, la pared alveolar (es decir, células endoteliales neumocitos) es típicamente 0,15 a 0,30 um de espesor. Pequeñas orificios (poros de Kohn) perforar el tabique que separa dos alvéolos contiguos. La función de estos poros, que están rodeados de capilares, es desconocida. El pulmón recibe dos suministros de sangre: (1) de las arterias pulmonares y (2) las arterias bronquiales (fig. 25-6).Las arterias pulmonares, con mucho, el suministro de sangre al pulmón importante, llevar a la relativamente desoxigenadala sangre venosa mixta. Después de que surjan desde el ventrículo derecho, que se bifurcan a medida que siga el árbol bronquial,y sus divisiones en última instancia, forman una densa, rica anastomosis, conjunto de segmentos hexagonales capilar quesuministro de los alvéolos de la unidad respiratoria terminal. Los capilares pulmonares tienen un promedio internadiámetro de aproximadamente 8 um, y cada segmento de la red capilar es de aproximadamente 10 micras longitud. Los eritrocitos promedios pasan aproximadamente 0.75 segundos en los capilares pulmonares, ya que atraviesa hasta tres alvéolos. Tras el intercambio de gases en los alvéolos, la sangre con el tiempo se acumula en las venas pulmonares.Las arterias bronquiales son ramas de la aorta y, por tanto llevar a la sangre oxigenada. Que suministran la

la realización de las vías respiratorias. A nivel de los bronquiolos respiratorios, los capilares derivados de las arterias bronquiales anastomosan con las derivadas de las arterias pulmonares. Debido a que los capilares de la circulación bronquial drenaje parcialmente en las venas pulmonares, hay una cierta mezcla venosa de la sangre parcialmente desoxigenada de la circulación bronquial y la sangre recién oxigenada. Esta mezcla representa parte de unshunt fisiológico pequeños. Una pequeña cantidad de la sangre bronquial drena en la vena ácigos y accesorioshemiácigos venas.

Figura 25-5 Dependencia de la superficie total de corte transversal y la velocidad lineal en el número de generación. En la generación de 3, el agregadosección transversal tiene un mínimo (no visible), donde la velocidad tiene su máximo.

Figura 25-6 El suministro de sangre a las vías respiratorias.

Los pulmones tienen importantes funciones no respiratorias, incluyendo la filtración de la sangre, sirviendo como depósito de el ventrículo izquierdo, y realizar conversiones bioquímicasAunque la principal función de los pulmones es el intercambio de O2 y CO2 entre la atmósfera y la sangre,los pulmones también desempeñan papeles importantes que no están directamente relacionados con la respiración externa.El olfato.La ventilación es esencial para la entrega de olores en el epitelio olfatorio. Olfateando el comportamiento, especialmente importante para algunos animales, permite que una muestra de los productos químicos en el aire sin el riesgo de traer posibles agentes nocivos profundamente en los pulmones.TRATAMIENTO DE aire inhalado antes de llegar a los alvéolos.En rigor, el calentamiento, hidratación, y filtrado de aire que se inhala en las vías respiratorias es la realización de unala función respiratoria. Es parte del costo de hacer el negocio de la ventilación. El calentamiento de aire fresco, es inhalado importante para que el intercambio gaseoso en los alvéolos se lleva a cabo a la temperatura corporal. Si los alvéolos y la sangre asociada fueron sustancialmente más fría que la temperatura del cuerpo, a continuación, la solubilidad de estos alveolargases en la sangre fresca capilar pulmonar sería relativamente alta. A medida que la sangre tarde caliente, lasolubilidad de estos gases disminuiría, dando lugar a burbujas de aire (es decir, embolia) que puede presentar en pequeñasvasos sistémicos, y causar un infarto. Hidratación es importante para evitar que los alvéolos se convierta endesecado. Por último, filtrado de partículas de gran tamaño es importante para evitar que las pequeñas vías aéreas de ser tapados conresiduos que también pueden ser tóxicos.Calentamiento, hidratación, y el filtrado son más eficientes con la respiración nasal, en vez de respirar por la boca.La nariz, como los cornetes nasales, tiene una superficie enorme y un rico suministro de sangre. vellos nasales tiendenpara filtrar las partículas grandes (mayores de aproximadamente 15 micras de diámetro). La turbulencia creada por estospelos, así como la topografía de la superficie muy irregular de las fosas nasales-aumenta la probabilidad de quepartículas mayores de aproximadamente 10 micras de diámetro, tendrá un impacto y se incrusta en el moco querecubre la mucosa nasal. Por otra parte, el aire inspirado por la nariz debe hacer un giro de ángulo recto, ya que los jefeshacia la tráquea. La inercia de las partículas más grandes hace que golpeé la pared posterior de lanasofaringe, que casualmente está dotado de grandes cantidades de tejido linfático que puede montar unainmunológico ataque a los microbios inspirado. De las partículas mayores que logran escapar de la filtración en elvías respiratorias superiores, casi todos tendrán un impacto sobre la mucosa de la tráquea y los bronquios.Las partículas más pequeñas (20 a 10 micras de diámetro) también puede afectar a una capa de moco. Además, la gravedad puede causarles

de sedimentos desde el aire que se mueve lentamente en las vías aéreas pequeñas y se incrusta en el moco. Las partículas condiámetros por debajo de aproximadamente 0,5 micras tienden a llegar a los alvéolos en suspensión en el aire en forma de aerosoles. Lalas vías respiratorias no atrapar la mayor parte (aproximadamente el 80%) de estos aerosoles, pero expulsarlos en el aire exhalado.El pulmón tiene una variedad de estrategias para hacer frente a las partículas que permanecen en la superficie de los alvéolos openetrar en el espacio intersticial. Macrófagos alveolares (en la superficie) o macrófagos intersticiales puedenfagocitan las partículas, las enzimas que pueden degradar o vasos linfáticos puede llevárselos. Además,partículas en suspensión en el fluido que cubre la superficie alveolar puede fluir con este líquido hasta la terminalbronquiolos, donde se encuentran con una capa de moco que los cilios impulsar hasta las vías respiratorias cada vez mayores.Allí, se unen a las partículas más grandes-que entró por el impacto de la mucosa o sedimentación-en su viaje ala orofaringe. Toser y estornudar (véase el recuadro en la página 732), los reflejos provocados por irritación de las vías respiratorias,acelerar el movimiento de las partículas en las vías aéreas de conducción y fuera del cuerpo.DEPÓSITO ventricular izquierda.Página 604página 605Tabla 25-3. MANEJO DE LOS AGENTES DE LA CIRCULACIÓN PULMONARInsensible suprimido en gran partePGA1, PGA2, PGI2 PGE1, PGE2, PGF2a;, leucotrienosLa histamina, adrenalina, dopamina serotonina bradiquininaLa angiotensina II, la vasopresina arginina, la gastrina, la oxitocina angiotensina I (convertida en angiotensina II)Desde Levitzky MG: Fisiología Pulmonar, 4 ª ed. Nueva York, McGraw-Hill, 1999.Los vasos pulmonares muy conformes de la típica de 70 kg humano contienen aproximadamente 500 ml de sangre(Véase cuadro 18-2), que es un regulador importante para el llenado del ventrículo izquierdo. Por ejemplo, aunque bajocondiciones experimentales-uno pinzas la arteria pulmonar de un animal de experimentación, de modo que la sangre no puedeentrar en los pulmones, el corazón izquierdo puede aspirar suficiente sangre de la circulación pulmonar para sostener cardiacade salida por cerca de dos tiempos.FILTRACIÓN pequeños émbolos de la sangre.La sangre venosa mixta contiene embolias microscópicas, las partículas pequeñas (por ejemplo, coágulos de sangre, las burbujas de grasa, aire)capaz de ocluir un vaso sanguíneo. Si estos émbolos que llegue a la circulación sistémica y se alojan enpequeños vasos que alimentan los tejidos sin circulación colateral, las consecuencias-con el tiempo, podría sercatastróficas. Afortunadamente, la vasculatura pulmonar pueden atrapar estos émbolos antes de que tengan la oportunidad dellegar al corazón izquierdo. Si los émbolos son lo suficientemente escasos y pequeños, los alvéolos afectados puedan recuperar susfunción. Tenga en cuenta que las células alveolares no necesita la circulación de proporcionarles O2 o quitarsus emisiones de CO2. Además, después de una embolia pulmonar pequeño, las células alveolares pueden obtener nutrientes de anastomosis con la circulación bronquial. Sin embargo, en caso de embolia pulmonar son lo suficientemente grandes o frecuentes,pueden provocar síntomas graves o incluso la muerte. La responsabilidad de la función de la sangre-filtración es que los émbolosformado por las células cancerosas puede encontrar el perfecto caldo de cultivo para el apoyo a la enfermedad metastásica.BIOQUÍMICA REACCIONES.El gasto cardíaco todo pasa por los pulmones, la exposición de la sangre a la superficie enorme deel endotelio capilar pulmonar. Es al parecer estas células que son responsables de la ejecución

reacciones bioquímicas que eliminar selectivamente muchos agentes de la circulación, dejando a otrosno afectados (Tabla 25-3). Por lo tanto, el pulmón puede ser instrumental en la determinación de que las moléculas de señalización en ella sangre venosa mixta de llegar a la sangre arterial sistémica. El endotelio pulmonar también juega un importantepapel en la conversión de la angiotensina I (un decapéptido) en angiotensina II (un octapéptido), una reacción que escatalizada por la conversión de angiotensina (ECA) enzia (p. 866).