El Sistema Respiratorio: Estructura y Función
Cuando respiramos, lo que estamos buscando es captar oxígeno, un gas que es esencial para que nuestras células puedan vivir y desarrollarse. El sistema respiratorio permite que el oxígeno entre en el cuerpo y luego elimina el dióxido de carbono, que es el gas residual que queda después de que las células han usado el oxígeno.
Las Fosas Nasales
Las fosas nasales son dos largos túneles delimitados por los huesos de la cara y del cráneo, cuya abertura anterior está cubierta por la nariz. Un tabique intermedio separa la fosa izquierda de la derecha. Por delante, las fosas nasales se comunican con el exterior a través de los orificios nasales. Las paredes laterales de las fosas nasales presentan tres eminencias: los cornetes (superiores, medio e inferior).
El interior de las fosas nasales está revestido por una membrana mucosa, la pituitaria. En esta se distinguen dos zonas:
- Superior u olfatoria: De coloración amarillenta, donde se ubican los receptores del olfato.
- Inferior o respiratoria: Más rosada, pues posee una abundante irrigación.
La membrana pituitaria presenta células ciliadas y células productoras de moco. El aire es modificado a través de tres procesos clave:
- Calentamiento: El aire se calienta por el contacto con la extensa superficie que ofrecen los cornetes y el tabique.
- Humidificación: El aire se humidifica casi por completo.
- Filtración: En la filtración colaboran los pelos que se hallan a la entrada, los cuales retienen las partículas más grandes. Más importante es la turbulencia que generan los cornetes: cuando el aire choca contra ellos, cambia de dirección y las partículas quedan adheridas a la capa de moco. Luego, las cilias barren el moco con las impurezas hacia la faringe, desde donde es deglutido.
Estas funciones de las fosas nasales determinan el acondicionamiento del aire y son muy importantes para proteger a los pulmones del enfriamiento y la desecación.
Faringe
La faringe es un órgano común a los aparatos digestivo y respiratorio. Comunica la boca con el esófago por un lado, y las fosas nasales con la laringe por el otro. Funciona como una vía de paso para el bolo alimenticio y el aire.
Laringe
La laringe se ubica en la parte anterior del cuello. Es un conducto formado por siete cartílagos (dos pares y tres impares) unidos por ligamentos y músculos. El cartílago tiroides (impar) presenta un ángulo saliente que se puede palpar a través de la piel y se conoce como nuez de Adán.
La epiglotis (impar) funciona como una tapa que desciende y cubre la entrada a la laringe durante la deglución para desviar el bolo alimenticio hacia el esófago. En el interior de la laringe se encuentran dos pares de cuerdas vocales: las superiores (también llamadas falsas) y las inferiores o verdaderas. El espacio comprendido entre las cuerdas vocales se denomina glotis.
Cuando el aire sale a través de la glotis, el grado de tensión o relajación de las cuerdas vocales produce distintas vibraciones. Estos movimientos generan los sonidos; por lo tanto, la laringe no solo forma parte de la vía respiratoria, sino que permite la vocalización.
Tráquea
La tráquea es un tubo flexible, aplanado en la parte posterior, de aproximadamente 12 cm de longitud y 2 cm de ancho, que recorre parte del cuello y del tórax. Presenta una serie de anillos cartilaginosos que le dan sostén e impiden su colapso. Estos anillos no son círculos completos, pues presentan una interrupción en su cara posterior que se halla cerrada por músculo. La tráquea se bifurca en un ángulo denominado Carina, dando origen a los bronquios principales. Su función es la conducción del aire desde la laringe hacia los bronquios.
Bronquios y Bronquiolos
Los bronquios son dos cilindros huecos que resultan de la bifurcación de la tráquea. El bronquio derecho es algo más vertical y más corto que el izquierdo. Cada bronquio penetra en el pulmón correspondiente, dentro del cual se ramifica formando ramas cada vez menores. La última rama del árbol respiratorio, los bronquiolos, son los encargados de conducir el aire a los alvéolos pulmonares.
Los Pulmones y el Intercambio Gaseoso
Pulmones: Estructura General
Los pulmones son el órgano esencial del aparato respiratorio. Se ubican en la cavidad torácica, separados por un espacio llamado mediastino. Cada pulmón tiene la forma de un semicono, con su cara plana orientada hacia el mediastino y la superficie convexa en contacto con la pared torácica. La base de los pulmones se apoya sobre el músculo diafragma y el vértice llega a la altura de la primera costilla.
La coloración es rosada en el niño, grisácea en el adulto y oscura en el anciano. Los pulmones tienen una consistencia blanda y son muy elásticos: ceden a la presión fácilmente y rápidamente recobran su forma.
En la superficie de los pulmones se observan hendiduras profundas llamadas cisuras que separan los lóbulos pulmonares. El pulmón derecho comprende tres lóbulos y el izquierdo, dos. La cara interna presenta una zona denominada hilio, por donde ingresan los bronquios, los vasos sanguíneos y los nervios.
Las Pleuras
Las pleuras son las membranas serosas que recubren los pulmones. Cada pleura está formada por:
- Una hoja parietal, en contacto con la pared torácica.
- Una hoja visceral, adherida a la superficie del pulmón.
La hoja visceral se continúa con la parietal a la altura del hilio. Entre ambas hojas hay un espacio virtual, la cavidad pleural, ocupada por una delgada película líquida. Las pleuras facilitan el deslizamiento de los pulmones dentro de la cavidad torácica.
En ciertas situaciones patológicas, la cavidad pleural deja de ser virtual y se llena de aire (neumotórax) o sangre (hemotórax). Al aumentar la presión dentro de la cavidad (que habitualmente tiene presión negativa), los pulmones son comprimidos, con la consecuente dificultad respiratoria.
Alvéolos Pulmonares: Unidades Funcionales
Internamente, los pulmones están recorridos por el árbol bronquial, cuyas ramificaciones más delgadas (los bronquiolos respiratorios) terminan en los sacos alveolares. Cada saco alveolar tiene el aspecto de un racimo de uvas y está formado por varios alvéolos.
Los alvéolos son las unidades anatómicas y funcionales del pulmón. Son pequeños sacos de 0,1 mm de diámetro. Presentan paredes muy delgadas, formadas por una sola capa de células epiteliales aplanadas, y se hallan rodeados por una gran red capilar. Entre ambos pulmones, se poseen unos 300 millones de alvéolos, cuya área superficial equivale a 70 metros cuadrados.
La delgadez de la membrana alveolar, la cercanía de los capilares y su amplia superficie son las características que facilitan el intercambio gaseoso. El alvéolo posee una sustancia que permite que se encuentren distendidos con el aire residual y presenta algunos macrófagos para la eliminación de agentes extraños.
Mecánica Respiratoria y Ventilación
La ventilación es la renovación del aire pulmonar. Se logra por medio de la mecánica respiratoria, un conjunto de movimientos que producen la entrada del aire a los pulmones (inspiración) y la salida del aire (espiración) a través de la vía respiratoria. El principal músculo respiratorio es el diafragma.
Inspiración (Fenómeno Activo)
La inspiración es causada por la contracción del diafragma. Cuando el diafragma se contrae, se hace más plano y se desplaza hacia abajo. Esto provoca un aumento en el diámetro del tórax, lo que ayuda a que los pulmones se distiendan con la pared del tórax. Este fenómeno se denomina solidaridad tórax-pulmonar.
Al aumentar el volumen del tórax y, solidariamente, el volumen pulmonar, la presión intrapulmonar desciende, haciéndose menor que la presión atmosférica. Esta diferencia de presión hace que el aire ingrese a la vía respiratoria, causando el movimiento de inspiración.
Espiración (Fenómeno Pasivo)
La espiración normal es un fenómeno pasivo que ocurre cuando el diafragma se relaja. La relajación del diafragma provoca su ascenso, con la consecuente disminución de los volúmenes torácicos y pulmonares. Así, la presión dentro del tórax aumenta hasta que supera la presión exterior. Como resultado, el aire abandona los pulmones y es expulsado al exterior.
Funciones Fisiológicas y Volúmenes Pulmonares
Hematosis (Intercambio Gaseoso)
La función principal de este sistema se logra cumplir mediante la hematosis: el intercambio gaseoso entre los alvéolos y la sangre. Los alvéolos entregan O₂ y la sangre entrega CO₂ proveniente de las células del cuerpo.
Este proceso se realiza por una diferencia de concentración que genera una presión parcial que favorece el pasaje de un gas al otro. Hay mayor concentración de O₂ en los alvéolos, lo que genera su paso a la sangre, y viceversa ocurre con el CO₂ que posee mayor concentración en la sangre, lo que le permite generar una presión parcial para pasar al alvéolo.
El dióxido de carbono es un producto de la respiración celular. La célula genera dióxido de carbono continuamente y por eso su presión parcial es más alta en los tejidos que en la sangre. Entonces, el dióxido de carbono difunde de los tejidos hacia los capilares sistémicos siguiendo su gradiente de presión.
Frecuencia Respiratoria
Se llama frecuencia respiratoria al número de la dinámica respiratoria (inhalación y exhalación en conjunto) por minuto. Los pulmones realizan aproximadamente 12 movimientos inspiratorios y espiratorios en el término de un minuto; esta cifra es la frecuencia respiratoria normal o eupnea.
- Taquipnea: Aumento de la frecuencia respiratoria.
- Bradipnea: Disminución de la frecuencia respiratoria.
Volúmenes y Capacidades Pulmonares
El volumen de aire que se moviliza en la ventilación es variable y depende de los movimientos realizados y de la elasticidad pulmonar. La suma de distintos volúmenes permite obtener las capacidades pulmonares. Los volúmenes pulmonares son aproximadamente un 20% menores en la mujer que en el varón.
Si se multiplica la frecuencia por el volumen corriente, se obtiene la cantidad de aire que los pulmones renuevan en un minuto, la cual equivale a 6 litros.
Volúmenes Pulmonares
- Volumen Corriente (VC): El volumen de aire que se inspira y espira en una respiración normal (500 ml).
- Volumen de Reserva Inspiratoria (VRI): El volumen de aire que ingresa al pulmón en una inspiración forzada que sigue a una inspiración normal (3000 ml).
- Volumen de Reserva Espiratoria (VRE): El volumen que se puede expulsar en una espiración forzada después de una espiración normal (1100 ml).
- Volumen Residual (VR): Unos 1200 ml que siempre permanecen en los pulmones y no pueden eliminarse ni aun en espiración forzada.
Capacidades Pulmonares
- Capacidad Vital (CV): La mayor cantidad de aire que puede ser espirada después de un esfuerzo espiratorio máximo. Es la suma del VC, VRI y VRE (4600 ml).
- Capacidad Pulmonar Total (CPT): La suma de todos los volúmenes (5800 ml).