CAP 4 - TEMA 1. Respiración en los animales domésticos

TEMA 1. RESPIRACIÓN EN LOS ANIMALES DOMÉSTICOS. MECÁNICA
RESPIRATORIA
La respiración. Funciones del sistema respiratorio. Mecánica respiratoria. Presiones que determinan la
entrada y salida de aire en los pulmones. Elasticidad pulmonar. Curva presión-volumen. Tensión
superficial. Trabajo respiratorio. Conducción del aire por las vías respiratorias. Volúmenes
pulmonares. Ventilación pulmonar. Tipos respiratorios. Frecuencia respiratoria.
1. OBJETIVOS
• Reconocer las funciones del sistema respiratorio.
• Analizar la mecánica respiratoria y los procesos del ciclo respiratorio.
2. CONTENIDOS
2.1. La respiración
Por respiración se entiende el proceso que permite el transporte de O2 desde el exterior hasta los tejidos y
la eliminación de CO2 generado en el metabolismo celular. El proceso respiratorio incluye una serie compleja de
procesos que podemos clasificar en:
• Ventilación: transporte del aire hasta el pulmón (Mecánica respiratoria).
• Difusión de gases a nivel pulmonar (Intercambio gaseoso).
• Transporte de O2 y CO2 en sangre.
• Intercambio gaseoso con los tejidos.
2.2. Funciones del sistema respiratorio
Las principales funciones del sistema respiratorio son:
• intercambio de gases (O2, CO2, vapor de agua, otros).
• regulación del pH sanguíneo.
• termorregulación (jadeo).
• producción de sonidos (relación social).
• sistema defensivo (secreción mucosa, epitelio ciliado, macrófagos alveolares, etc.).
El consumo de O2 y la producción de CO2 están directamente relacionados con la actividad metabólica
del organismo. Ésta depende a su vez del metabolismo basal (actividad metabólica en situación de reposo o
cantidad de energía que le animal necesita consumir para mantener las constantes vitales) y la actividad que esté
desarrollando el animal. El metabolismo basal está relacionado con la masa del animal en una proporción
Metabolismo basal: M0’75; ya que es dependiente de la relación superficie/volumen. De manera que especies de
mayor tamaño tienen menor consumo de O2/kg por unidad de peso vivo que los de menor tamaño.
En cuanto a la actividad se
refiere, el ejercicio aumenta el consumo
de O2, hasta 40 veces el consumo en
reposo
(Fig.
1-1).
Pudiéndose
diferenciar dos tipos de especies, unas
más aeróbicas, como el caballo y el
perro, frente a otras menos aeróbicas
(vacuno, caprino). Estas diferencias se
basan en el número de mitocondrias que
presentan las células de unas y otras
especies.
Figura 1-1. Relación entre el consumo de O2 y la velocidad
de movimiento en el caballo (Cunningham, 2003).
2.3. Mecánica respiratoria
El ciclo respiratorio comienza con la inspiración, con el transporte del aire desde el exterior hasta
alcanzar el alvéolo pulmonar. En este proceso no hay intercambio gaseoso, únicamente conducción de aire por
las vías respiratorias. Posteriormente, se produce el intercambio gaseoso en los alvéolos funcionales y
finalmente el aire pulmonar sale al exterior en la fase de la espiración. En el proceso de inspiración, intervienen
tanto órganos activos (músculos) como pasivos (estructuras óseas), siendo el diafragma el más importante.
Cuando el diafragma se contrae se aplana la cúpula diafragmática, lo que da lugar a un desplazamiento
caudal del contenido abdominal, con el correspondiente aumento del diámetro craneo-caudal de la cavidad
torácica. Pero la tracción que hace de los bordes de las costillas hacia fuera, permite también un aumento del
diámetro transverso del tórax. También interviene la musculatura de las paredes del tórax (intercostales
externos, con fibras ventro-caudales, y los elevadores de las costillas) así como la musculatura del cuello.
En la fase de espiración se produce la relajación del diafragma, y el tórax vuelve a su posición inicial
gracias a las propiedades elásticas del pulmón, a la acción de la musculatura abdominal (oblicuo externo y recto
del abdomen) y de la musculatura de las paredes del tórax (intercostales internos, con fibras ventro-craneales).
La inspiración es siempre un proceso activo, con un consumo importante de energía, mientras que la
espiración puede ser pasiva en reposo y activa en ejercicio. En el caballo el proceso de espiración siempre es
activo hasta en reposo. De forma general la duración de inspiración es menor que la espiración en condiciones
de reposo, pero esta diferencia se va reduciendo conforme aumenta la frecuencia respiratoria, de manera que en
un caballo al galope ambas fases presentan una duración similar.
2.4. Presiones que determinan la entrada y salida de aire en los pulmones
El pulmón es una estructura elástica que se colapsaría si no existieran fuerzas que lo mantuvieran
distendido. El pulmón se encuentra “flotando” en la cavidad torácica rodeado de una fina capa de líquido
pleural. Entre la superficie visceral de la pleura pulmonar y la superficie parietal de la pleura de la cavidad
torácica existe una presión pleural que es subatmosférica (vacío de Dönders) durante todo el ciclo respiratorio,
que permite mantener en la posición distendida al pulmón y su deslizamiento mientras que el tórax se distiende
o contrae. Durante la inspiración esa presión pleural se hace más negativa, mientras que en la espiración es
menos negativa, pero en cualquier caso siempre es subatmosférica.
Por otra parte la presión alveolar, que es la presente en el interior del alvéolo, varía de positiva a negativa
a lo largo del ciclo respiratorio. Cuando la glotis está abierta, la presión atmosférica se iguala a la alveolar,
durante la inspiración la presión atmosférica es mayor a la alveolar, se produce un vacío y en consecuencia pasa
el aire desde el exterior hasta el alvéolo. Durante la espiración se produce una sobrepresión en el interior del
alvéolo superando la presión atmosférica, que hace salir el aire hacia el exterior. Por último, definiremos la
presión transpulmonar como la diferencia entre la presión alveolar y la pleural, y es una medida de las fuerzas
elásticas de los pulmones.
2.5. Elasticidad pulmonar. Curva presión-volumen. Tensión superficial
El pulmón se ve sometido a dos tipo de fuerzas, por una parte la presión pleural y la presión alveolar
tienden a distender el pulmón al máximo, mientras que, en sentido contrario, las fuerzas elásticas del pulmón
tienden a que éste ocupe un volumen mínimo y se colapse. El equilibrio entre ambas fuerzas contrarias es el que
permite mantener la funcionalidad pulmonar.
Cuando se estudia la curva presión-volumen o de adaptabilidad pulmonar (Fig. 1-2), observamos que
cuando aumenta la presión pleural también aumenta el volumen pero con un comportamiento de histéresis, de
manera que durante la inspiración es necesario ejercer una mayor presión para que se distienda el pulmón que
durante la espiración. Este comportamiento elástico del pulmón depende de:
• Fuerzas elásticas del pulmón, debidas a la presencia de fibras de elastina y de colágeno (1/3).
• Tensión superficial del líquido que cubre la pared alveolar (2/3). Depende en gran medida de la
presencia de agentes surfactantes.
Los agentes surfactantes son sustancias de composición compleja (lipídica, proteica e iónica) secretadas
por los neumocitos tipo II y que tienen por misión la reducción de la tensión superficial, lo que impide que se
colapsen los alvéolos de pequeño tamaño.
La presión de colapso es dependiente de la tensión superficial y del tamaño del alvéolo (radio), de
manera que si la tensión es grande, ésta tendería a colapsarlos y su contenido pasaría a otros más grandes que a
su vez agrandarían su tamaño. En animales recién nacidos e inmaduros se pueden presentar problemas
respiratorios relacionados con un tamaño de alvéolo pequeño y una deficiencia en la secreción de agentes
surfactantes.
2.6. Trabajo respiratorio
El trabajo que se desarrolla en el proceso de la respiración puede dividirse en:
• El necesario para la expansión de los pulmones, sobrepasando las fuerzas elásticas, se denomina
trabajo elástico o de adaptabilidad. En reposo es el más importante.
• El suficiente para vencer la viscosidad de los pulmones y la pared torácica, llamada resistencia
pulmonar.
• El necesario para superar la resistencia de las vías aéreas. Es poco importante en reposo, pero su
importancia es mayor cuando hay respiraciones forzadas (durante el ejercicio) con unas velocidades de
paso del aire muy elevadas.
2.7. Conducción del aire por las vías respiratorias
Las vías respiratorias se van bifurcando de manera que la sección de paso de la suma de las vías
respiratorias aumenta progresivamente y, consecuentemente, la velocidad del paso del aire disminuye. Así, en
tráquea y bronquios, donde el área total de la sección a este nivel es reducida, la velocidad de paso es muy
elevada por lo que el aire se mueve en un flujo turbulento, que genera unos sonidos tráqueo-bronquiales
característicos que pueden ser auscultados. Sin embargo, en la zona de los bronquiolos, la velocidad de paso del
aire es reducida, de manera que el flujo es de tipo laminar y no se producen sonidos.
Las vías respiratorias altas ofrecen entre el 50 y el 70% de la resistencia total, para reducir esa resistencia
se puede producir la dilatación de ollares y la respiración por la boca. Por otra parte la tráquea, bronquios y
bronquiolos suponen un 30–50% de la resistencia. La inervación simpática produce una broncodilatación que
reduce la resistencia, mientras que la inervación parasimpática provoca una broncoconstricción que aumenta la
resistencia.
Figura 1-2. Curvas de presión y volumen pulmonar
(Cunningham, 2003).
2.8. Volúmenes pulmonares
Se entiende por volumen tidal o volumen de ventilación pulmonar, a la cantidad de aire que se moviliza
en cada respiración, mientras que el volumen minuto es la cantidad de aire movilizado durante un minuto, y es el
resultado del producto de la frecuencia respiratoria y el volumen tidal. Además de los mencionados, podemos
describir diferentes volúmenes pulmonares (Fig. 1-3):
• Volumen tidal o de ventilación pulmonar (TV)
• Volumen de reserva inspiratoria (IVR)
• Volumen de reserva espiratoria (EVR)
• Volumen residual (RV)
• Capacidad vital (VC = TV+IVR+EVR)
• Capacidad residual funcional (FRC = RV+ ERV)
• Capacidad total (TLC=VC+RV)
Por otra parte, definimos como espacio anatómico
muerto, aquella porción del sistema respiratorio dedicado
únicamente a la conducción del aire y donde no se
produce intercambio gaseoso. Este es un volumen de valor
prácticamente fijo. Mientras que el espacio fisiológico
muerto, incluye además de las vías de conducción del aire
a aquellos alvéolos que no son funcionales en ese
momento, de manera que es un volumen variable.
Figura 1-3. Volúmenes pulmonares
(García-Sacristán, 1995).
La proporción entre el espacio anatómico muerto y el volumen tidal es diferente para las diferentes
especies, así en el perro es del 33%, mientras que en el ovino, vacuno y equino, varía entre el 50 y el 75%. El
volumen tidal puede modificarse en el proceso respiratorio así cuando el perro jadea, aumenta su frecuencia
respiratoria, reduce el volumen tidal y mejora la perdida de calor. Mientras que cuando el animal sufre estrés por
frío, éste reduce su frecuencia respiratoria y aumenta el volumen tidal, de manera que se reducen las perdidas de
calor al mínimo.
2.9. Tipos respiratorios
De acuerdo a la preponderancia de la actividad torácica o abdominal, la respiración de los animales se
clasifica en dos tipos:
• Abdominal. Se observa un claro movimiento en el flanco, correspondiente a la compresión de las
vísceras por contracción del diafragma. Predomina durante la respiración normal y tranquila y es
característica de los rumiantes.
• Torácica o costal. Se observa claramente el movimiento de la última costilla. Es característica del perro
y del caballo. Este tipo de respiración se acentúa con el dolor abdominal.
2.10. Frecuencia respiratoria
El número de respiraciones por minuto es muy diferente para las diversas especies domésticas (en reposo
y de pie, caballo: 10-15 respiraciones/minuto; vaca: 18-30; perro: 20-30; oveja: 20-35). La frecuencia
respiratoria puede verse influenciada por una gran variedad de factores, entre ellos destacamos:
Factor
Edad
Temperatura ambiental
Gestación o distensión aparato digestivo
Tamaño corporal
Excitación
Ejercicio
Animales jóvenes presentan mayor frecuencia que animales viejos,
relacionado con la tasa metabólica
Aumenta la frecuencia (termorregulación)
Aumenta frecuencia para compensar la reducción del volumen tidal
Menor tamaño mayor frecuencia, relacionado con la tasa metabólica
Aumenta frecuencia, por estímulo simpático
Aumenta frecuencia, relacionado con la tasa metabólica
La frecuencia respiratoria puede verse incrementada por muchos factores, pero raramente se ve
disminuida y cuando esto ocurre indica un fallo general y grave de adaptación del organismo.