Sistema Respiratorio.
Normalmente con el término respiración se define el intercambio de gases entre el medio ambiente externo y el medio interno. Sin embargo, bajo esta definición tan simple se incluye no solamente el movimiento de aire entre el interior y exterior de los pulmones, sino también el paso de los mismos del interior pulmonar a la sangre; el transporte mediante la vía sanguínea hasta las células y su posterior difusión a través de las membranas celulares. Todos estos pasos permiten a las células el consumo de O2 y la liberación de CO2. Desde un punto de vista más limitado, como es el celular, la respiración (o respiración celular) se refiere al metabolismo oxidativo (oxidación de nutrientes) para la generación de energía metabólica; y en este proceso es dónde se consume el oxígeno y se forma anhídrido carbónico.
Para poder realizar todas las funciones descritas se requiere la participación de otros aparatos además del respiratorio. Así el aparato cardiovascular o la sangre son piezas tan importantes e imprescindibles como el propio aparato respiratorio.
Funciones no respiratoria del aparato respiratorio
Además del intercambio gaseoso, el aparato respiratorio desarrollas otras funciones. Así:
El lecho capilar pulmonar actúa como un filtro para la sangre, ya que pequeños coágulos, restos celulares o burbujas de aire son eliminados en este aparato.
Las vías aéreas ejercen una gran acción de defensa del organismo, impidiendo la entrada de agentes patógenos en el cuerpo.
Participa en mecanismos homeostáticos como el control de la temperatura, control de líquidos corporales, control ácido-básico, etc.
El lecho capilar pulmonar es un importante reservorio de sangre.
Tiene importantes acciones metabólicas.
Estructura Del Aparato Respiratorio
El aparato respiratorio se divide en dos partes desde el punto de vista funcional
a) Sistema de conducción o vías aéreas.
b) Sistema de intercambio o superficie alveolar.
1. Vías respiratorias o sistema respiratorio conductor
Vías aéreas altas: fosas nasales y faringe.
Vías aéreas bajas: laringe, tráquea y bronquios.
Faringe: es un conducto complejo que conecta la cavidad nasal y la cavidad oral con el esófago y con la laringe. Es una zona de paso mixta para el alimento y el aire respirado.
Laringe: tiene una región denominada la glotis, formada por dos pares de pliegues o cuerdas vocales, siendo los pliegues superiores las cuerdas vocales falsas y los pliegues inferiores las cuerdas vocales verdadera. Las cuerdas vocales verdaderas son las responsables de la emisión de los sonidos propios del habla al vibrar cuando entre ellas pasa el aire espirado.
Tráquea: es un conducto de unos 12 cm de longitud y 2,5-3,5 cm de diámetro, que conecta la laringe con los bronquios. Su mucosa tiene células pseudoestratificadas y ciliadas, que actúan de línea defensiva frente a la entrada de partículas. Contiene unos 16-20 anillos de cartílago hialino en forma de C o de U localizados uno encima de otro. La porción abierta de los anillos se orienta hacia atrás, donde está el esófago, permitiendo su distensión durante la deglución de los alimentos. La tráquea se divide en dos conductos o bronquios primarios, uno dirigido hacia el pulmón izquierdo y otro dirigido hacia el derecho. Dentro de cada pulmón, los bronquios primarios van subdividiéndose en bronquios secundarios, terciarios y así sucesivamente hasta llegar a las vías aéreas de conducción de menor calibre o bronquiolos terminales.
Pulmones: Los pulmones son dos masas esponjosas situadas en la caja torácica, formados por los bronquios, bronquiolos y alvéolos, además de los vasos sanguíneos para el intercambio. El pulmón derecho es mayor que el izquierdo y presenta tres lóbulos. El izquierdo es más pequeño debido al espacio ocupado por el corazón y sólo tiene dos lóbulos.
El número total de alvéolos en los pulmones oscila entre 300-600 millones; al final de la espiración, su diámetro medio es de unas 100 μ, lo cual hace que la superficie o área total conjunta para el intercambio gaseoso sea de 100 m2, área de tamaño suficientemente grande como para garantizar los intercambios con toda eficacia.
Los alvéolos son estructuras en forma esférica, llenas de aire, y de pared muy fina donde se realiza el intercambio de gases.
El epitelio alveolar es muy plano y está rodeado de capilares. Formado por células epiteliales denominadas neumocitos o células alveolares. Por fuera de estas células hay fibroblastos que sintetizan fibras elásticas y conectivas que le proporcionan soporte al alvéolo y son responsables del comportamiento elástico de este órgano.
Pleura: Es una membrana serosa que tapiza los pulmones doblada sobre sí misma. Dispone de dos hojas, la externa o parietal, adherida a la cara interna de la pared costal; y la interna o visceral, que se encuentra adherida firmemente a los pulmones. Entre ellas prácticamente no hay separación, tan sólo un poco de líquido que las mantiene aún más adheridas entre sí.
El espacio pleural (también denominado intra o interpleural) separa ambas pleuras unas 5-10 μ y está relleno de unos 20 ml de líquido pleural, obtenidos por ultrafiltración del plasma, que se están renovando continuamente. Este espacio intrapleural es virtual, pero cuando entre las hojas aparece aire o líquido, se separan y puede apreciarse la existencia individualizada de cada hoja. La pleura tiene dos funciones: a) mantener en contacto el pulmón con la pared torácica, de forma que sus movimientos vayan al unísono, y actuar como lubricante permitiendo que las hojas resbalen entre sí y no haya mucha fricción en un órgano en continuo movimiento. La presencia de esa pequeña cantidad de líquido favorece de forma extraordinaria la adherencia. La presión en la cavidad pleural es negativa, y puede mantenerse gracias a los capilares linfáticos que drenan el líquido y generan con su aspiración una presión negativa. La entrada de aire a la cavidad pleural elimina la presión negativa, provocando el colapso del pulmón y limitando de forma importante la respiración.
El Intercambio Gaseoso.
El intercambio gaseoso se produce en los alvéolos pulmonares. Los alvéolos son sacos de aire en los pulmones; en ellos, el oxígeno y el dióxido de carbono son intercambiados en la sangre, expulsando dióxido de carbono y absorbiendo oxígeno. Los glóbulos rojos distribuyen por difusión simple el oxígeno al resto de los tejidos del cuerpo.
Los Neumocitos tipo I llevan a cabo el intercambio gaseoso. Ocupan un 95% de la superficie del alvéolo gracias a sus prolongaciones citoplasmáticas.
La difusión es un proceso aleatorio en el movimiento de las moléculas que responde a la concentración molecular y a las presiones parciales de los gases inspirados. El movimiento de las moléculas ocurre en ambas direcciones dentro de las membranas y fluidos de las estructuras del sistema respiratorio.
La dirección del movimiento de las moléculas va en sentido a los tejidos que poseen menor concentración molecular, a una rata determinada por la presión parcial de los gases en los tejidos (gradiente).
Los gases comúnmente involucrados son el oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono. Cada gas se comporta en la mezcla como si estuviera solo, ejerciendo presión en las paredes del sistema respiratorio (Ley de Dalton*). La presión es causada por el impacto del movimiento de las moléculas sobre la superficie del sistema y la presión total ejercida por la mezcla es la sumatoria de las presiones de los gases que componen la mezcla respirada.
La Ley de Henry establece que la solubilidad de los gases en los líquidos depende de la temperatura, la presión parcial de los gases ejercida sobre el líquido, la naturaleza del solvente y los gases involucrados.
• Aplicado al buceo:
Antes de comenzar el buceo, tu cuerpo está saturado de nitrógeno, lo que significa que los tejidos del cuerpo tienen en disolución la mayor cantidad de nitrógeno posible a la presión de superficie. Al descender (al bucear) la presión circundante aumenta, lo que hace que mayor cantidad de nitrógeno entre en solución a través del sistema respiratorio. Eventualmente, si te mantienes el suficiente tiempo a una profundidad determinada, el gas absorbido llega a un equilibrio con la presión ambiental, por lo que tu cuerpo está saturado a esta nueva presión.
Los gases entran en solución a través del sistema respiratorio-circulatorio. A medida que desciendes, la presión parcial del nitrógeno aumenta a nivel alveolar, el gas se disuelve en la sangre alveolar y es transportada por el sistema sanguíneo al resto del cuerpo por difusión a nivel arterial. A mayor diferencia de presión (gradiente de presión) entre el nitrógeno en el aire a nivel alveolar y el nitrógeno en solución en el sistema sanguíneo, más rápidamente se disuelve el nitrógeno.
Mientras la sangre va circulando por los tejidos del cuerpo, la presión del nitrógeno aumenta con respecto al resto de los tejidos del cuerpo, haciendo que el nitrógeno entre en disolución (sea absorbido) al resto de los tejidos por el proceso de perfusión. Cuando la presión interna de los tejidos se acerca a la presión ambiental, el gradiente baja, lo que disminuye la rata de absorción del nitrógeno.
A nivel teórico, el nivel de saturación ocurre de forma exponencial y, como vimos, el porcentaje de absorción en los tejidos del cuerpo varía según su naturaleza e irrigación sanguínea, dependiendo de las propiedades solventes de los tejidos.
Volúmenes pulmonares
Hay cuatro volúmenes pulmonares, que sumados son iguales al máximo volumen al que es posible expandir los pulmones, son:
• Volumen corriente es el volumen de aire inspirado o espirado en cada respiración normal; promedio de 500 ml.
• Volumen de reserva inspiratoria es el volumen adicional que se puede inspirar por encima del volumen corriente; promedio 3000 ml.
• Volumen de reserva espiratoria es la cantidad adicional de aire que se puede espirar por espiración forzada, después de una espiración normal; promedio de 1100 ml.
• Volumen residual es el volumen de aire que queda en los pulmones tras una espiración forzada; promedio de 1200 ml.
Capacidades pulmonares:
Es la consideración de dos o más volúmenes pulmonares durante el ciclo respiratorio, y son:
• Capacidad inspiratoria es igual al volumen corriente más el volumen de reserva inspiratorio. Es la cantidad de aire (unos 3500 ml.) que una persona puede respirar comenzando desde una espiración normal e hinchando al máximo sus pulmones.
• Capacidad residual funcional es igual al volumen de reserva espiratoria más el volumen residual. Es la cantidad de aire que queda en los pulmones tras una espiración normal (unos 2300 ml.)
• Capacidad vital es igual al volumen de reserva inspiratoria, más el volumen corriente, más el volumen de reserva espiratoria. Es la máxima cantidad de aire que puede expulsar una persona de los pulmones después de una inspiración máxima y espirando al máximo (unos 4600 ml.)
• Capacidad pulmonar total es el máximo volumen al que pueden expandirse los pulmones con el máximo de esfuerzo inspiratorio posible (unos 5800 ml.); es igual a la suma de la capacidad vital y del volumen residual.
Todos los volúmenes y capacidades pulmonares son entre un 20 y un 25% menores en la mujer que en el hombre, y son mayores en personas altas y atléticas que en pequeños y asténicos.
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