UNIVERSIDAD NACIONAL FACULTAD DE FARMACIA

SAN LUIS GONZAGA DE ICA Y BIOQUÍMICA

FISIOPATOLOGÍA DEL
SISTEMA RESPIRATORIO
Docente:

Dr. Carlos V. Benavides Ricra

Fisiopatologia1@hotmail.com
Contraseña: quintociclo
 COMPONENTES DEL SISTEMA
RESPIRATORIO
• Los pulmones (incluyendo vías respiratorias y
zonas de intercambio gaseoso)
• Los centros respiratorios en el SNC (tronco
encefálico y médula)
• La pared toráxica (diafragma y músculos
intercostales)
• La circulación pulmonar
Todos los componentes actúan de forma
concertada para llevar a cabo la función
principal del pulmón:
Development Group Inc, 1999. Intercambio gaseoso rápido.
Netter FH: Atlas of Clinical Anatomy, DxR
2
 vías aéreas

PO2: 100 mmHg

alvéolo PCO2: 40 mmHg
sensores

PO2: 96 mmHg
capilares PCO2: 40 mmHg
PO2: 40 mmHg AP VP
pulmonares
PCO2: 46 mmHg

VD AI
músculos
respiratorios
AD VI

PO2: 40 mmHg
capilares
VC Ao PO2: 96 mmHg
sistémicos
PCO2: 46 mmHg PCO2: 40 mmHg

control
3
Esquema del sistema respiratorio y de su relación con los sistemas cardiovascular y nervioso.
RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS
ZONAS CONDUCTORA Y RESPIRATORIA

4
 EL CENTRO RESPIRATORIO
Se ubica en el tronco encefálico,
Es estimulado de dos modos:
• Directamente por el pH del líquido
cefalorraquídeo, que a su vez depende
directamente de la PaCO2 de la sangre.
El aumento de la PaCO2 lo estimula, en tanto
que un descenso brusco de la misma puede
producir apnea por falta de estímulo.
• Indirectamente, a través de los
quimiorreceptores aórticos y carotídeos, siendo
el estímulo en este caso la hipoxia.
La disminución de la PaO2 lo estimula y5
viceversa.
PARED TORÁCICA Y MÚSCULOS
RESPIRATORIOS

6
 Circulación alveolar y bronquial
• Circulación alveolar: arteria pulmonar
• Circulación bronquial: aorta  arterias bronquiales

Netter FH: Atlas of Clinical Anatomy, DxR Development Group Inc, 1999.

7
 FASES DE LA RESPIRACION
Se distinguen 5 procesos coordinados:
1. Ventilación (V): Es el flujo de aire fresco desde la
atmósfera a los alvéolos.
2. Perfusión (Q): Es el flujo de sangre venosa a
través de la circulación pulmonar hasta los capilares
y el retorno de sangre oxigenada al corazón
izquierdo.
3. Intercambio gaseoso: Es la transferencia de
gases por difusión en la membrana alveolo capilar
con una buena relación V/Q.
4. Transporte de gases: Es el transporte de O2
(unido a la hemoglobina) y de CO2 (disuelto en el
plasma) hacia y desde los tejidos, respectivamente.
5. Difusión de O2 y CO2 entre los capilares8
sistémicos y las células. Respiración celular
Sectores del Sistema Respiratorio

VENTILACION

CO2

DIFUSION
O2

AP VP PERFUSION

9
 Variables de la Ventilación
• Control

• Vías motoras
VENTILACION

• Caja toráxica CO2

DIFUSION
O2
• Sistema pleural AP
VP PERFUSION

• Distensibilidad pulmonar

• Permeabilidad de vías
aéreas
10
 Variables de la difusión
DIFUSIÓN
VENTILACION
A.D.GP
F
CO2

O2
DIFUSION
E
AP
VP PERFUSION F = Flujo gaseoso transmembrana
A = Area expuesta
D = K Difusión del gas
GP = Gradiente de presiones parciales
E = Espesor de la membrana

Solubilida d Sol
D 
Densidad PM
 Variables de la Perfusión

VENTILACION
• Función del
CO2 ventrículo derecho
O2
DIFUSION • Retornos venosos a
AP
VP PERFUSION aurículas derecha e
izquierda
• Resistencia arteriolar
Ao
VC
AP VP • Integridad del
AD
AI
capilar
VD VI
• Circulación linfática
VC
• Grado de shunt A/V12
Relación ventilación - perfusión (V/Q)

VENTILACION
CO2

DIFUSION
O2
AP
VP PERFUSION
Relaciones V/Q

V/Q = > 1 V/Q = < 1

14
 ESPIROMETRÍA
VT = Volumen corriente o
Volumen tidal o
volumen de ventilación
Pulmonar = 500 mL/m
f = Frecuencia respiratoria
= 15/m
VE = Ventilación total (Vt x
f) = 7500/m
VD = Volumen del espacio
VT = Volumen corriente (500 mL) muerto = 150 mL x f
VRI = Volumen de reserva inspiratoria (3000 mL)
VRE = Volumen de reserva espiratorio (1100 mL) VA = Ventilación alveolar =
VR = Volumen residual (1200 mL) Volumen de aire que
CI = Capacidad inspiratoria (VT + VRI)
CV = Capacidad vital (VT + VRI + VRE)
llega al alvéolo/m =
CFR = Capacidad funcional residual (VRE + VR) 350 mL x f
CPT = Capacidad pulmonar total (VT + VRI + VRE + VR) 15
16
 SÍNDROMES RESPIRATORIOS
De acuerdo con lo analizado, pueden existir
compromisos en la función respiratoria por trastornos
en la llegada y/o distribución del aire inspirado y/o
espirado, en la expansión pulmonar, en la difusión
gaseosa, en la llegada de la sangre a la unidad
funcional o asociaciones.
Se distinguen así diversos tipos fisiopatológicos
básicos que conforman diferentes síndromes, comunes
a diversas enfermedades del sistema respiratorio.
Entre ellos tenemos los siguientes síndromes:
• Obstructivo
• Restrictivo
• de bloqueo alvéolo/capilar
• de defecto de perfusión
17
• de desproporción V/Q
 Síndrome Obstructivo
• Es una alteración en la ventilación,
caracterizada por disminución parcial del
calibre bronquial, que puede ser difusa o
localizada. La disminución del calibre
produce un marcado aumento de la
resistencia al flujo.
• Su mecanismo fisiopatológico es común al
asma bronquial, bronquitis crónica y
enfisema pulmonar obstructivo,
constituyendo la enfermedad pulmonar
obstructiva crónica (EPOC). 18
 Síndrome Obstructivo
Mecanismos responsables de la obstrucción:

19
 Síndrome Obstructivo: Fisiopatología

La característica
principal de estos
síndromes está
dada por la
dificultad en la
espiración, que es
lenta y penosa.
20
 Síndrome Restrictivo
• Se caracteriza por menor
expansibilidad pulmonar, de cualquier
origen, teniendo como consecuencia una
disminución de la amplitud inspiratoria y
de la capacidad vital. Corresponde a una
alteración en la ventilación pulmonar.
• La etiología es múltiple, puede ser
consecuencia de alteraciones de los
centros superiores, de las vías nerviosas
motoras (diafragma), miopatías,
alteraciones esqueléticas, pleurales y del
propio pulmón como lo son las fibrosis
pulmonares (por disminución de la 21
"compliance") y las atelectasias.
 Síndrome de Bloqueo alveolo-capilar
• Es una alteración en la difusión.
• La dificultad a la difusión gaseosa por la
membrana alvéolo-capilar afecta primariamente
a la difusión del O2 y sólo tardíamente a la de
CO2.
• Su primera consecuencia es la hipoxia (con
hipocapnia o hipercapnia) . La disminución
de la PO2 a nivel de los receptores aórticos y
carotídeos origina una taquipnea.
• Enfermedades características:
Fibrosis intersticial, la trasudación intersticial, los
bloqueos linfáticos, el edema agudo o subagudo
de pulmón, neoplasias, etc. 22
Bloqueo alvéolo-capilar

leve/mod intenso

alterac.
alterac O2
O2 y CO2

HIPOXIA
HIPOXIA HIPERCAPNIA

estimulac.
ACIDOSIS
de centros

Mayor
elim. CO2

HIPOXIA
HIPOCAPNIA
23
Fisiopatología
 Síndrome de defecto de Perfusión
• Se caracteriza por alteraciones en la perfusión
pulmonar.
• Ocurre cuando existen disminuciones del calibre
arterial pulmonar o de sus ramas
(tromboembolismos) o del calibre arteriolar
(hipertrofia de su capa media muscular).
• La hipertrofia arteriolar puede ser primaria
(hipertensión pulmonar primaria) o secundaria
(siguiendo a una hipertensión auricular izquierda
de cualquier origen).
• También se constituye el síndrome en casos de
destrucción arterial como en el enfisema, de
obliteración capilar como en las fibrosis
pulmonares, etc.
24
 Síndrome de Desproporción V/Q
• Síndrome fisiopatológico respiratorio originado
por alteración entre la distribución del aire
inspirado y la distribución del flujo sanguíneo
pulmonar.
• Fisiopatología:
– Mala V/buena Q: sangre venosa sin cambios:
shunt funcional
– Buena V/mala Q: aire espirado sin cambios:
> espacio muerto
• Enfermedades características:
»Enfisema pulmonar
»Atelectasia
»“Shunts" de derecha a izquierda
25
26
 INSUFICIENCIA RESPIRATORIA

Presencia en sangre
ARTERIAL SISTÉMICA
Insuficiencia de:
PO2 < 60 mmHg
respiratoria Y/O
PCO2 > 50 mmHg

Etiología: Cualquiera de los Síndromes o sus

asociaciones tratados anteriormente.
27
 INSUFICIENCIA RESPIRATORIA:
Mecanismos de compensación

• Hiperventilación
• Aumento del gasto cardiaco
• Redistribución del gasto cardiaco
• Aumento de la concentración de
hemoglobina (eritropoyetina)
• Aumento del numero de capilares
• Aumento de la extracción de O2
28
TRASTORNOS VENTILATORIOS
OBSTRUCTIVOS

Clasificación
• Obstrucción irreversible: EPOC
Bronquiolitis crónica obstructiva
Bronquitis crónica
Enfisema
• Obstrucción reversible
Asma bronquial
E nfermedad
P ulmonar
O bstructiva
C rónica
 EPOC

“La EPOC es una enfermedad

caracterizada por limitación
progresiva al flujo de aire que
no es completamente
reversible. La limitación del
flujo aéreo es usualmente
progresiva y asociada a una
respuesta inflamatoria
anormal de los pulmones a
partículas nocivas o gases”
(GOLD-2006)
GOLD (sigla de Global Iniciative on Chronic Obstructive
Lung Disease)

31
BRONQUIOLITIS CRÓNICA OBSTRUCTIVA
Es la inflamación de las Caracterizada por:
vías aéreas periféricas • Inflamación de la mucosa
menores de 2mm con engrosamiento por
edema, e infiltración
celular.
• Metaplasia e hiperplasia de
las células caliciformes.
• Fibrosis cicatrizal y
remodelación.
• En etapas avanzadas de la
enfermedad se observa
además fibrosis
peribronquiolar que fija y
acentúa la obstrucción. 32
 Bronquitis crónica
Es la inflamación del
revestimiento de los
bronquios, que por la
persistencia del factor
irritativo como por ejemplo
el humo de tabaco y otros
factores ambientales,
determina la cronicidad del
proceso de bronquitis.

Se caracteriza por la presencia de tos productiva que

ocurre la mayoría de los días de la semana, por tres
meses, en dos años consecutivos, en ausencia de causas
específicas. 33
 Enfisema
• Destrucción del
parénquima pulmonar con
pérdida asociada de la
restauración elástica
(recoil).
• Patológicamente es el
agrandamiento anormal y
permanente de los
espacios aéreos, distal al
bronquiolo terminal con
destrucción de los septos
alveolares.

El mecanismo patogénico básico del enfisema es un

desbalance entre proteasas y antiproteasas.
34
EPOC

35
 Factores de riesgo
Establecido Probable Posible
Bajo peso al nacer.
Tabaquismo Pobreza.
(principal). Atopia.
Exposición Exposición infantil al
ocupacional. humo. Historia familiar.

Deficiencia de 1-
Alcohol. Aglobulinemia A.
antitripsina (ATT).
Contaminación Hiperreactividad
aérea. Grupo sanguíneo A.
de vías aéreas.
Infecciones
respiratorias
repetidas en la
infancia.
36
Etiología

37
Humo de tabaco en la patogenia de EPOC

38
Papel de la elastasa en la Patogenia de
EPOC

39
Mediadores inflamatorios en la EPOC

40
Teoría del círculo vicioso en la EPOC

41
Fisiopatología

42
Fisiopatología

43
 Fisiopatología
La alteración funcional que caracteriza a la
EPOC es la limitación crónica del flujo aéreo
y esta determinada por:
Factores irreversibles: que son los
preponderantes y más específicos de la
EPOC :
• Remodelación de las vías aéreas
periféricas.
• Reducción de la fuerza elástica del
pulmón, propulsora de la espiración.
• Colapso espiratorio de los bronquiolos.
44
 Fisiopatología

Factores modificables espontánea o

terapéuticamente.
• Broncoespasmo secundario a la liberación
de mediadores por la inflamación e
inhalación de irritantes.
• Edema e infiltración inflamatoria de la
mucosa especialmente marcados en las
exacerbaciones infecciosas.
• Tapones mucocelulares en la vía aérea
pequeña.
45
Consecuencias de la EPOC sobre el sistema
Respiratorio

Alteraciones de la circulación pulmonar

• Pérdida de capilares septales.

• Contracción vascular por hipoxia.
– Por defecto en la síntesis de NO
endotelial.

46
 Alteraciones sobre el control de la
ventilación:
• Desintegración del acoplamiento.
• Conforme progresa la disminución del
flujo aéreo, el impulso respiratorio va
encaminado a aumentar el volumen
tidal.
• Cuando ya no es posible aumentar el
volumen tidal, se aumenta la frecuencia
respiratoria.
• La taquipnea aumenta la hipoxia al
aumentar el atrapamiento aéreo por
disminución del flujo en la exhalación. 47
 Cuadro Clínico

BRONQUITIS
ANTECEDENTE ENFISEMA
CRÓNICA
Inicio de los Más de 50 Más de 35
Sx
Progresiva Intermitente,
Disnea constante y grave leve o moderada
Persistente,
Tos No hay o leve
grave
Producción de No hay o es
Abundante
esputo ligera
Aspecto del Mucopurulento o
Claro, mucoide
esputo purulento 48
49
50
 ASMA
Enfermedad inflamatoria crónica con limitación
reversible e intermitente del flujo aéreo a la que se
asocia intensa hiperreactividad bronquial frente a
estímulos diversos.

51
 CARACTERÍSTICAS DEL ASMA

• La inflamación y remodelación de la
pared bronquial.
• La hiperreactividad bronquial a
diversos estímulos.
• La obstrucción al flujo aéreo.

52
53
 ASMA
Etiología

La hiperrreactividad bronquial es el
condicionante necesario y fundamental. 54
ASMA: Etiología

55
 ASMA:
Patogénesis

56
 Fisiopatología

INFLAMACIÓN DISFUNCIÓN
DE LAS VÍAS DEL MÚSCULO
RESPIRATORIAS LISO

REMODELADO DE
LAS VÍAS
RESPIRATORIAS
Inflamación de las Vías Respiratorias
En la inflamación intervienen:
• Células.- Trasiego de eosinófilos
mediado por linfocitos T CD4 (Th1,
Th2), linfocitos B (IgE), mastocitos,
macrófagos y neutrófilos.
• Mediadores químicos.- Histamina,
Eicosanoides y PAF = Edema y BC,
quimiocinas, linfocinas y citocinas.
• Neurotransmisores.- SNA: S (NA-BD),
PS (Ach-BC) y NANC (VIP-BD y SP-BC).
58
Fibras amielínicas tipo C
Inflamación Bronquial

59
Mastocitos: células inflamatorias

• Histamina
MEDIADORES • Proteoglicanos
PREFORMADOS • Triptasa, quimasa
• Cabboxipeptidasa A
• Leucotrienos (LTC4,
MEDIADORES D4 y E4)
LIPÍDICOS • Prostaglandinas (PGD-
2)
• Factor activador de
plaquetas (PAF)

• IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8

CITOCINAS • GM-CSF
• TNF-α

60
Células epiteliales: capacidad
proinflamatoria

MCP-1
RANTES
TNF-
QUIMIOKINAS
Y CITOKINAS
GM-CSF
IL-6
IL-8
IL-16

FIBRONECTINA
PROTEINAS
MATRIZ
EXTRACELULAR
TENASCINA
61
MIOFIBROBLASTOS: CÉLULAS
EFECTORAS
QUIMIOKINAS: IL-1, IL-6, IL-8, MIP-1, MCP-1, RANTES
FACTORES ESTIMULADORES DE COLONIAS
CITOKINAS FACTOR CRECIMIENTO TRANSFORMANTE ß
FACTOR CRECIMIENTO BÁSICO DE FIBROBLASTOS
FACTOR CRECIMIENTO DERIVADO PLAQUETAS

METALOPROTEASAS
REGULADORES MATRIZ
MATRIZ
INHIBIDOR TISULAR
EXTRACELULAR METALOPROTEASAS

FIBRONECTINA

MATRIZ
EXTRACELULAR
PROTEOGLICANOS

62
MIOFIBROBLASTOS: APARATO
CONTRÁCTIL

FACTOR
CRECIMIENTO
TRANSFORMANTE ß

FACTOR ESTIMULADOR
ESTIMULADORES COLONIAS
EXPRESIÓN DE ACTINA- GRANULOCITOS-
MONOCITOS
ENDOTELINA 1

HEPARINA

INTERFERÓN-
INHIBIDORES EXPRESIÓN
DE ACTINA-
ONCOSTASTINA-M

ESTEROIDES

63
 INFLUENCIAS SOBRE LAS CÉLULAS
EFECTORAS DESDE DIFERENTES VÍAS
INFLAMATORIAS

64
BLANCOS DE LOS MEDIADORES DE LA
INFLAMACIÓN

65
Disfunción del Músculo Liso Bronquial

Disposición:
• Tráquea y bronquios
principales.-
• Bronquios de M y
pequeño calibre.-

66
Disfunción del Músculo Liso Bronquial

Funciones en el remodelado bronquial:

• Segrega citoquinas inflamatorias
• Prolifera en respuesta a otros
mediadores segregados en la vía aérea
• Expresa moléculas de adhesión lo que le
permite atraer células inflamatorias. 67
Cambios en el músculo liso bronquial

68
Cambios en el músculo liso bronquial

69
 FUNCIÓN DE LOS NERVIOS EN EL
DESARROLLO DEL ASMA

Existe una relación entre las células

inflamatorias y los nervios sensitivos de las
vías aéreas.
Diferentes mediadores (bradiquinina,
prostaciclina, factor activador plaquetario y
algunas citoquinas) sensibilizan nervios
aferentes.

70
 Remodelado de las Vías
Respiratorias

Alteración en tamaño, masa o número

de los componentes estructurales de
un tejido que aparecen durante el
crecimiento o en respuesta a un daño o
inflamación.

71
 Remodelado en el Asma
• Hiperplasia de los miofibroblastos y del músculo
liso.
• Hiperplasia epitelial con incremento del nº de
células caliciformes productoras de moco
• Engrosamiento de la pared con fibrosis
subepitelial.
- Depósito de colágeno y fibronectina en la lámina reticularis.
• Angiogénesis bronquial
• Engrosamiento de la adventicia
• Alteración de la matriz extracelular: depósito de
colágena en la capa subepitelial, depósito de
proteglicanos en la túnica muscular, degradación
de la elastina y del cartílago bronquial.
72
Pared de las vías respiratorias: Estructura

Epitelio
M. Basal
Lámina propia
Submucosa

(Adventicia)
73
Pared de las vías respiratorias: Estructura
subepitelial normal

74
Pared Bronquial Normal vs Pared
Remodelada

75
Cambios Epiteliales

76
 Engrosamiento Subepitelial

Estructura Subepitelial
Normal

Estructura Subepitelial
Engrosada

77
 Consecuencias funcionales del
Remodelado

• Cambios en la respuesta contráctil.

- Velocidad y capacidad máxima de contracción aumentada.

• Cambios en la respuesta proliferativa.

- Hipertrofia.
- Hiperplasia.
• Cambios en la respuesta secretora.

78
 Mecanismos estructurales de
estrechamiento de vías aéreas

79
MECANISMOS DE LOS CAMBIOS
EN LA MATRIZ EXTRACELULAR
Inductor depósito matriz
TGF-ß extracelular

Actividad mitogénica para

células mesenquimales
PDGF (fibroblastos y células músculo
liso)

Actividad mitogénica para

IGF-1 fibroblastos y síntesis de
colágeno

80
 Cuadro Clínico
La forma subaguda ocurre habitualmente
después de un período de lenta
descompensación que progresa en varios días.
Clínicamente se manifiesta por disnea
progresiva con signos de fatiga muscular
respiratoria y finalmente hipercapnia y fallo
ventilatorio.
La forma hiperaguda o explosiva se
desarrolla en unas horas, e incluso a veces, en
pocos minutos. Clínicamente se manifiesta con
cianosis de instauración brusca, sudoración
profusa y gran aumento del trabajo
respiratorio. La muerte puede suceder en81
minutos.
82