Aparato respiratorio

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Aparato respiratorio

El aparato respiratorio generalmente incluye tubos, como los bronquios, usados para cargar aire en los pulmones, donde ocurre el intercambio gaseoso. El diafragma como todo músculo puede contraerse y relajarse. Al relajarse los pulmones al contar con espacio se expanden para llenarse de aire y al contraerse el mismo es expulsado . Estos sistemas respiratorios varían de acuerdo al organismo.

En humanos y otros mamíferos, el sistema respiratorio consiste en vías aéreas, pulmones y músculos respiratorios que medían en el movimiento del aire tanto adentro como afuera del cuerpo. Intercambio de gases: es el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono, del animal con su medio. Dentro del sistema alveolar de los pulmones, las moléculas de oxigeno y dióxido de carbono se intercambian pasivamente, por difusión, entre el entorno gaseoso y la sangre. Así, el sistema respiratorio facilita la oxigenación con la remoción concomitante del dióxido de carbono -y otros gases que son desechos del metabolismo- de la circulación.

El sistema también ayuda a mantener el balance entre ácidos y bases en el cuerpo a través de la eficiente remoción de dióxido de carbono de la sangre.

En seres simples

Los protozoos (organismos unicelulares), así como las hidras y las medusas (organismos pluricelulares que están compuestas por dos capas de células), respiran a través de su membrana celular (por medio de difusión) y la mitocondria. (Ver respiración celular).

En organismos complejos

Los insectos, en cambio, bombean aire directamente a los tejidos corporales por medio de una red de tubos, llamados tráqueas, que se abren a los costados del cuerpo. La zona final del sistema traqueal está formada por finísimos conductos denominados Traqueolas

Los peces introducen agua a través de su boca bañando las branquias donde captan oxígeno y liberan el dióxido de carbono; luego expulsan el agua a través del opérculo (una abertura que tienen a cada lado del cuerpo).

Los anfibios mudan su sistema respiratorio durante su paso desde su vida acuática (cuando son jóvenes) a la terrestre cuando son adultos. Así, los renacuajos respiran por medio de branquias, igual que los peces; pero una vez realizada la metamorfosis (por ejemplo como ranas o sapos) respiran por medio de pulmones y en algunos casos, por la respiración cutánea.

En el ser humano

El hombre utiliza respiración pulmonar y cutánea, la cual le permite respirar por cortos períodos debajo del agua. Su aparato respiratorio consta de:

• Sistema de conducción: fosas nasales, boca, faringe, laringe, tráquea, bronquios principales, bronquios lobares, bronquios segmentarios y bronquiolos.
• Sistema de intercambio: conductos y los sacos alveolares. El espacio muerto anatómico, o zona no respiratoria (no hay intercambios gaseosos) del árbol bronquial incluye las 16 primeras generaciones bronquiales, siendo su volumen de unos 150 ml.
• Microporos cutáneos: le permiten respirar aún sin hacer uso de los pulmones.

La función del aparato respiratorio consiste en desplazar volúmenes de aire desde la atmósfera a los pulmones y viceversa. Lo anterior es posible gracias a un proceso conocido como ventilación. La ventilación es un proceso cíclico y consta de dos etapas: la inspiración, que es la entrada de aire a los pulmones, y la espiración, que es la salida. La inspiración es un fenómeno activo, caracterizado por el aumento del volumen torácico que provoca una presión intrapulmonar negativa y determina el desplazamiento de aire desde el exterior hacia los pulmones. La contracción de los músculos inspiratorios principales, diafragma e intercostales externos, es la responsable de este proceso. Una vez que la presión intrapulmonar iguala a la atmosférica, la inspiración se detiene y entonces, gracias a la fuerza elástica de la caja torácica, esta se retrae, generando una presión positiva que supera a la atmosférica y determinando la salida de aire desde los pulmones. En condiciones normales la respiración es un proceso pasivo. Los músculos espiratorios activos son capaces de disminuir aún más el volumen intratorácico y aumentar la cantidad de aire que se desplaza al exterior, lo que ocurre en la espiración forzada. Mientras este ciclo ventilario ocurre, en los sacos alveolares, los gases contenidos en el aire que participan en el intercambio gaseoso, oxígeno y dióxido de carbono, difunden a favor de su gradiente de concentración, de lo que resulta la oxigenación y detoxificación de la sangre. El volumen de aire que entra y sale del pulmón por minuto, tiene cierta sincronía con el sistema cardiovascular y el ritmo circadiano (como disminución de la frecuencia de inhalación/exhalación durante la noche y en estado de vigilia/sueño). Variando entre 6 a 80 litros (dependiendo de la demanda). Se debe tener cuidado con los peligros que implica la ventilación pulmonar ya que junto con el aire también entran partículas sólidas que puede obstruir y/o intoxicar al organismo. Las de mayor tamaño son atrapadas por los vellos y el material mucoso de la nariz y del tracto respiratorio, que luego son extraídas por el movimiento ciliar hasta que son tragadas, escupidas o estornudadas. A nivel bronquial, por carecer de cilios, se emplean macrófagos y fagocitos para la limpieza de partículas.

Adaptación a alturas

Siempre vamos a tener una fracción inspirada de oxígeno de 21% (FiO2) porque la composición de la atmósfera es constante pero a medida que va aumentando la altura irá bajando la presión atmósférica y por lo tanto la presión de oxígeno que inspiramos.

Generalmente sucede que nos apunamos si subimos una montaña muy alta, eso es porque el organismo aún no se acostumbra a tanto cambio de presiones, se habla entonces de una hipoxia de alturas, cuyas consecuencias son:

• Inmediatas

Hay taquicardia y aumento del gasto cardíaco, aumento de la resistencia de la arteria pulmonar, hiperventilación (que si es excesiva puede llevar a una alcalosis respiratoria), cambios mentales, el aumento de la frecuencia cardíaca y aumento de la presión arterial es por aumento del tono adrenérgico.

• Crónicas

Aumento de la masa de glóbulos rojos, aumento del p50, compensación renal de la alcalosis respiratoria, aumento de la densidad de capilares musculares y aumento del número de mitocondrias y sus enzimas oxidativas.

Definición de los órganos

• Vía Nasal: Consiste en dos amplias cavidades cuya función es permitir la entrada del aire, el cual se humedece, limpia y calienta a una determinada temperatura a través de unas estructuras llamadas pituitarias.
• Faringe: es un conducto muscular, membranoso que ayuda a que el aire se vierta hacia las vías aéreas inferiores.
• Epiglotis: es una tapa que impide que los alimentos entren en la laringe y en la tráquea al tragar. También marca el límite entre la orofaringe y la laringofaringe.
• Laringe: es un conducto cuya función principal es la filtración del aire inspirado. Además, permite el paso de aire hacia la tráquea y los pulmones y se cierra para no permitir el paso de comida durante la deglución si la propia no la ha deseado y tiene la función de órgano fonador, es decir, produce el sonido.
• Tráquea: Brinda una vía abierta al aire inhalado y exhalado desde los pulmones.
• Bronquio: Conducir el aire que va desde la tráquea hasta los bronquiolos.
• Bronquiolo: Conducir el aire que va desde los bronquios pasando por los bronquiolos y terminando en los alvéolos.
• Alvéolo: Permite el intercambio gaseoso, es decir, en su interior la sangre elimina el dióxido de carbono y recoge oxígeno.
• Pulmones: La función de los pulmones es realizar el intercambio gaseoso con la sangre, por ello los alvéolos están en estrecho contacto con capilares.
• Músculos intercostales: La función principal de los músculos respiratorios es la de movilizar un volumen de aire que sirva para, tras un intercambio gaseoso apropiado, aportar oxígeno a los diferentes tejidos.
• Diafragma: Músculo estriado que separa la cavidad toráxica (pulmones, mediastino, etc.) de la cavidad abdominal (intestinos, estómago, hígado, etc.). Interviene en la respiración, descendiendo la presión dentro de la cavidad toráxica y aumentando el volumen durante la inhalación y aumentando la presión y disminuyendo el volumen durante la exhalación. Este proceso se lleva a cabo, principalmente, mediante la contracción y relajación del diafragma.

Las vías nasales se conforman de:

• Células sensitivas.
• Nervio olfativo.
• Pituitaria.
• Cornetes.
• Fosas nasales.

Gasométricas

• PaO₂: Presión arterial de oxígeno. Medida en mmHg o kPa (equivalencias en SI)
• PaCO₂: Presión arterial de anhídrido carbónico
• PACO₂: Presión alveolar de anhídrido carbónico
  • Presión alveolar de anhídrido carbónico (PACO₂)= 0,863 VCO₂/VA
  • Diferencia o gradiente alvéolo-arterial de carbónico. Normalmente es cero ya que PACO₂ = PaCO₂
  • Diferencia o gradiente alvéolo-arterial de oxígeno = PAO₂-PaO₂×D (A-a) O₂
• PAO₂: Presión alveolar de oxígeno
  • Presión alveolar de oxígeno (PAO₂)= PiO₂- PaCO₂/R
• PiO₂: Presión inspiratoria de oxígeno
  • A nivel del mar esto supone: [(760-47)×FiO₂]
  • R= Cociente respiratorio, aprox 0,8 (relación entre consumo de O₂ (VO₂) y producción de CO₂ (VCO₂))
• FiO₂= Fracción inspiratoria de oxigeno (aprox 21%, a nivel del mar)
  • Para calcular los valores normales de la D (A-a) O₂, en función de la edad se puede emplear la siguiente ecuación : D (A-a) O₂= 2,5 + (0,21 × edad). En el nivel del mar, la presión parcial ejercida por el contenido de vapor de agua es de 47 mm Hg. y la del dióxido de carbono es de 40 mm Hg., lo que hace que la presión del aire alveolar seco sea de 713 mm Hg. (760 - 47 = 713).
• VA= Ventilación alveolar, es la diferencia entre la ventilación pulmonar y la ventilación del espacio muerto.

Conceptos

• Hipoxemia : disminución de la PaO₂ < 80 mmHg
• Hipoxia : disminución de la PaO₂ a nivel celular
• Insuficiencia respiratoria: disminución de la presión parcial de oxígeno (PaO₂) por debajo de 60 mmHg a nivel del mar. Dos tipos:
  • Parcial: disminución de la PaO₂ con PaCO₂ normal o baja
  • Global: disminución de PaO₂ y aumento de PaCO₂ (acidosis respiratoria)

aparato respiratorio

Composición del aire seco

Oxígeno	21%
Nitrógeno	78%
Anhídrido carbónico	0,03%
Argón y helio	0,92%
Vapor de agua	0%

Composición del aire alveolar

Oxígeno	14,6%
Nitrógeno	75,5%
Anhídrido carbónico	5,7%
Argón y helio	12.3%
Vapor de agua	6,18%

Véase también

• Absceso pulmonar
• Asma
• Cáncer de pulmón
• Desarrollo del sistema respiratorio
• Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica
• Espirometría
• Espirómetro
• Hemoptisis
• Infección respiratoria alta
• Neumología
• Mecanismo de la respiración
• Meditación
• Mediastino
• Neumonía
• Oxígeno
• Pleura
• Pulmón
• Respiración
• Tórax
• Tuberculosis
• Tromboembolismo pulmonar
• SAHS:Síndrome de apnea-hipopnea durante el sueño
• Síndrome respiratorio agudo severo

Enlaces externos

• elergonomista.com/biologia/respiratorio.htm (aparato respiratorio).
• greenfacts.org/es/enfermedades-respiratorias/index.htm (enfermedades respiratorias en la infancia, resumen realizado por GreenFacts de un informe de la Comisión Europea).
• mtsinai.org/pulmonary/papers/ox-hist/ox-hist-intro.html (150 años de historia de la oxigenoterapia).
• NLM.nih.gov/MedlinePlus/Spanish/Ency/Article/000091.htm (Medline en español)
• CDC.gov/nchstp/tb (página CDC sobre tuberculosis)
• LungUSA.org/Diseases/Espanol/hhm12.html (Neumonía. Información para el paciente).