Sistema respiratorio
Aparato Respiratorio
El aparato respiratorio es el encargado del intercambio gaseoso entre el los tejidos corporales y el medio externo. Realiza el proceso de ventilación, mediante el cual el aire es transportado dentro del organismo. Sus órganos y cavidades se dividen en vías superiores y vías inferiores, como se muestra a continuación.
Vías aéreas superiores
Cavidades Nasales
Las cavidades nasales es la zona interior de la nariz que está compuesta por los cornetes medio, inferior y superior y por los senos frontal y esfenoidal.
Están recubiertos por una membrana mucosa y diminutos vellos (cilios) que estos ayudan a filtrar el aire, en las cavidades es el inicio de la ventilación. Las principales funciones es purificar y calentar el aire a una temperatura máxima de 20 – 25°C esto es para evitar que llegue excesivamente frío a los pulmones.
Aquí se encuentra el sentido del olfato.
La mecánica de la respiración se divide en dos que son la inspiración o la espiración.
Inspiración (inhalación): Es cuando el diafragma se contrae hacia abajo y los músculos de las costillas hacia arriba haciendo que el aire se precipite hacia adentro para llenar los pulmones.
Espiración (exhalación): Es cuando el diafragma se relaja y por resultado los pulmones se contraen para expulsar el aire.
Faringe
La faringe es un conducto en forma de embudo esta se localiza detrás de las fosas nasales y de la boca. Es un órgano común al aparato respiratorio y al aparato digestivo, entrecruzándose por tanto las vías que conducen el aire hacia la laringe y los alimentos hacia el aparato digestivo. La separación de ambos trayectos se consigue mediante la acción de una membrana llamada epiglotis que actúa a modo de válvula. La faringe recibe el aire que procede de las fosas nasales. Está compuesto por músculos esqueléticos y esta revestida por mucosa.
Se divide en tres partes que son nasofaringe, orofaringe e hipofaringe.
Laringe
La laringe o caja de resonancia es un conducto corto que conecta la laringofaringe con la tráquea. Se encuentra en la línea media del cuello, por delante del esófago y en el segmento comprendido entre la cuarta y la sexta vértebra cervical (C4-C6).
La pared de la laringe está compuesta por nueve piezas cartilaginosas, tres impares (cartílago tiroides, epiglotis y cartílago cricoides) y tres pares (cartílagos aritenoides, cuneiformes y corniculados).
La cavidad de la laringe es el espacio que se extiende desde la entrada a la laringe (comunicación con la faringe) hasta el borde inferior del cartílago cricoides. La porción de la cavidad de la laringe ubicada por encima de las cuerdas vocales verdades se denomina vestíbulo de la laringe.
El cartílago tiroides (nuez de Adán) consta de dos láminas fusionadas de cartílago hialino, que forman la pared anterior de la laringe y le confieren una forma triangular.
El ligamento que une el cartílago tiroides con el hueso hioides se denomina membrana tirohioidea.
La epiglotis es un fragmento grande de cartílago elástico en forma de hoja, cubierto de epitelio. El “tallo” epiglótico es un adelgazamiento de la porción inferior, que se conecta con el borde anterior del cartílago tiroides y con el hueso hioides. La parte superior u “hoja” de la epiglotis puede moverse con libertad hacia arriba y abajo, como una puerta trampa.
La glotis consiste en un par de pliegues de mucosa, los pliegues vocales (cuerdas vocales verdaderas) en la laringe, y el espacio entre ellos se denomina rima glótica.
El cierre de la laringe, durante la deglución, dirige los líquidos y el alimento hacia el esófago y los mantiene fuera de la laringe y de las vías aéreas. Cuando pequeñas partículas de polvo, humo, comida o líquidos pasan a la laringe, se desencadena un reflejo tusígeno, que en general logra expulsar el material.
El cartílago cricoides es un anillo compuesto por cartílago hialino que forma la pared inferior de la laringe. Esta unido al primer anillo cartilaginoso de la tráquea por medio del ligamento cricotraqueal. El cartílago tiroides está unido al cartílago cricoides por el ligamento crictiroideo.
Los cartílagos aritenoides son piezas triangulares compuestas, sobre todo, por cartílagos hialinos y localizados en el borde posterosuperior del cartílago cricoides.
Los cartílagos corniculados son dos piezas cuneiformes de cartílago elástico, situados en el vértice de cada cartílago aritenoides.
Los cartílagos cuneiformes, también pares, son cartílagos elásticos en forma de maza, localizados delante de los cartílagos corniculados, que sostienen los pliegues vocales y las paredes laterales de la epiglotis.
Tráquea
La tráquea es un conducto aéreo tubular, que mide aproximadamente 12 cm (5 pulgadas) de longitud y 2,5 cm (1 pulgada) de diámetro. Se localiza por delante del esófago y se extiende desde la laringe hasta el borde superior de la quinta vértebra torácica (T5), donde se divide en los bronquios principales derecho e izquierdo.
La pared de la tráquea está compuesta por capas, desde la más profunda hasta la más superficial: Mucosa, Submucosa, Cartílago Hialino y, Adventicia (Tejido Conectivo Areolar)
La mucosa de la tráquea consiste en una capa de epitelio cilíndrico seudoestratificado ciliado, y una capa subyacente de lámina propia, que contiene fibras elásticas y reticulares. Este epitelio proporciona la misma protección contra el polvo atmosférico que la membrana de revestimiento de la cavidad nasal y la laringe. La submucosa está constituida por tejido conectivo areolar, que contiene glándulas seromucosas y sus conductos.
Tiene entre 16 y 20 anillos horizontales incompletos de cartílago hialino, cuya disposición se parece a la letra C; se encuentran apilados unos sobre otros y se mantienen unidos por medio del tejido conectivo denso. La porción abierta de cada anillo cartilaginoso está orientada en dirección posterior hacia al esófago, y el cartílago permanece abierto por la presencia de una membrana fibromuscular. Dentro de esta membrana hay fibras musculares lisas transversales que constituyen el músculo traqueal, y tejido conectivo elástico que permite que el diámetro de la tráquea se modifique levemente durante la inspiración y la espiración, con el fin de mantener un flujo de aire eficiente. Los anillos cartilaginosos sólidos en forma de C aportan un soporte semirrígido que mantiene la permeabilidad y hace que la pared traqueal no pueda colapsar hacia adentro (en especial durante la inspiración) y obstruir el paso del aire. La adventicia traqueal consiste en tejido conectivo areolar, que conecta la tráquea con los tejidos circundantes.
Vías aéreas inferiores
Bronquios
Son tubos con ramificaciones progresivas arboriformes, sus paredes se encuentran formadas por cartílagos, capas musculares (lisas) elásticas y mucosa. Conforme disminuye el diámetro, desaparece el cartílago y adelgazan las capas.
Se divide en bronquio derecho y bronquio izquierdo (es una bifurcación), el bronquio derecho contiene 3 ramas principales las cuales dan origen a los lóbulos y el bronquio izquierdo contiene dos ramas principales las cuales dan origen a los dos lóbulos que tiene.
Bronquiolos
A diferencia de los bronquios, aquí no presenta cartílago o glándulas, controlan la distribución del aire en los pulmones. Se divide en dos:
Bronquiolos terminales: es el segmento distal de la zona conductora, se ramifican en bronquiolos cada vez más pequeños.
Bronquiolos respiratorios: son la vía más estrecha de los pulmones, aquí inicia la zona respiratoria según la clasificación por función.
Pulmones
Los pulmones son órganos pares, de forma cónica, situados en la cavidad torácica, están separados entre sí por el corazón y otros órganos del mediastino, estructura que divide la cavidad torácica en dos compartimientos anatómicos distintos.
Dos capas de serosa constituyen la membrana pleural (pleura-, lado), encierran y protegen a cada pulmón. La capa superficial, denominada pleura parietal, tapiza la pared de la cavidad torácica; la capa profunda o pleura visceral reviste a los pulmones. Entre la pleura visceral y la parietal hay un pequeño espacio, la cavidad pleural, que contiene un escaso volumen de líquido lubricante secretado por las membranas. El líquido pleural reduce el rozamiento entre las membranas y permite que se deslicen con suavidad una contra la otra, durante la respiración. Este líquido también hace que las dos pleuras se adhieran entre sí, de la misma manera en que lo haría una gota de agua entre dos portaobjetos de vidrio, fenómeno llamado tensión superficial. Los pulmones derecho e izquierdo están rodeados por cavidades pleurales separadas.
Los pulmones se extienden desde el diafragma hasta un sitio superior a las clavículas y están limitados por las costillas en sus caras anterior y posterior. La porción ancha, en la cara inferior del pulmón, denominada base, es cóncava y tiene una forma complementaria a la superficie convexa del diafragma. La porción superior estrecha del pulmón es el vértice. La superficie del pulmón que toma contacto con las costillas, denominada superficie costal, concuerda con la curvatura redondeada de estas. La superficie mediastínica (medial) de cada pulmón contiene una región llamada hilio, a través del cual el bronquio, los vasos sanguíneos pulmonares, los vasos linfáticos y los nervios entran y salen del órgano.
Estas estructuras se mantienen unidas por medio de la pleura y el tejido conectivo y constituyen la raíz del pulmón. En su cara medial o interna, el pulmón izquierdo también presenta una concavidad, la incisura cardíaca, en la que se apoya el corazón. Dado el espacio ocupado por el corazón, el pulmón izquierdo es un 10% más pequeño que el derecho. A pesar de que el pulmón derecho es más grueso y más ancho, también es un poco más corto que el izquierdo porque el diafragma es más alto del lado derecho, para dar espacio al hígado, que se encuentra por debajo.
Lóbulos, fisuras y lobulillos
Una o dos fisuras dividen cada pulmón en lóbulos. Ambos pulmones tienen una fisura oblicua, que se extiende en dirección anteroinferior; el pulmón derecho también tiene una fisura horizontal.
La fisura oblicua del pulmón izquierdo separa el lóbulo superior del lóbulo inferior. En el derecho, la parte superior de la fisura oblicua separa el lóbulo superior del inferior, mientras que la parte inferior de la fisura oblicua separa el lóbulo inferior del lóbulo medio, que está delimitado en la región superior por la fisura horizontal.
Cada lóbulo recibe su propio bronquio lobar (secundario). En consecuencia, el bronquio principal derecho origina tres bronquios lobares llamados superior, medio e inferior y el bronquio principal izquierdo da origen a los bronquios lobares superior e inferior. Dentro del pulmón, los bronquios lobares forman los bronquios segmentarios (terciarios), que tienen un origen y una distribución constantes: hay 10 bronquios segmentarios en cada pulmón. El segmento de tejido pulmonar que efectúa el intercambio gaseoso gracias a los gases aportados por cada bronquio segmentario se denomina segmento broncopulmonar. Las lesiones bronquiales y pulmonares (como los tumores y los abscesos) que se localizan en un segmento broncopulmonar pueden extirparse quirúrgicamente sin alterar demasiado el tejido pulmonar circundante.
Cada segmento broncopulmonar tiene numerosos compartimentos pequeños (lobulillos) y cada uno de ellos está envuelto en tejido conectivo elástico y contiene un vaso linfático, una arteriola, una vénula y una rama de un bronquiolo terminal. Los bronquiolos terminales se subdividen en ramas microscópicas llamadas bronquiolos respiratorios y también originan alvéolos que se invaginan de sus paredes.
Los alveolos participan en el intercambio de gases, por lo que se considera que los bronquiolos respiratorios comienzan la zona respiratoria.
A medida que los alveolos penetran en mayor profundidad en los pulmones, el revestimiento epitelial cambia de cubico simple a pavimentoso simple. Los bronquiolos respiratorios se subdividen en varios conductos alveolares, compuestos por epitelio pavimentoso simple. Desde la tráquea hasta los conductos alveolares hay alrededor de 25 ramificaciones; la ramificación de la tráquea en los bronquios principales se llama ramificación de primer orden, la de los bronquios principales en bronquios lobares se llama ramificación de segundo orden y así sucesivamente hasta los conductos alveolares.
Alvéolos
Alrededor de los conductos alveolares hay numerosos alveolos y sacos alveolares. Un alvéolo es una evaginación con forma de divertículo revestida por epitelio pavimentoso simple y sostenida por una membrana basal elástica delgada. Un saco alveolar consiste en dos o más alveolos que comparten la desembocadura.
Las paredes de los alveolos tienen dos tipos de células epiteliales alveolares.
Las más numerosas son las células alveolares tipo I, células epiteliales pavimentosas simples que forman un revestimiento casi continuo en la pared alveolar. Las células alveolares tipo II, también llamadas células septales, son más escasas y se disponen entre las células alveolares tipo I. Las delgadas células alveolares tipo I constituyen el sitio principal de intercambio gaseoso. Las células alveolares tipo II, que son células epiteliales redondeadas o cubicas cuyas superficies libres contienen microvellosidades, secretan liquido alveolar, que mantiene húmeda la superficie entre las células y el aire.
Respiración externa e interna
La respiración externa o intercambio pulmonar de gases es la difusión de O2 desde el aire presente en los alveolos pulmonares a la sangre, en los capilares pulmonares, y la difusión del CO2 en la dirección opuesta. La respiración externa que se desarrolla en los pulmones convierte la sangre desoxigenada (con bajo contenido de O2) proveniente del ventrículo derecho en sangre oxigenada (saturada con O2), que vuelve a la aurícula izquierda. A medida que la sangre fluye a través de los capilares pulmonares, capta O2 del aire alveolar y descarga CO2 en este mismo medio.
Aunque este proceso suele denominarse “intercambio” de gases, cada gas difunde independientemente desde el área donde su presión parcial es mayor hacia el área donde su presión parcial es menor.
El número de capilares cercanos a los alveolos pulmonares es muy grande, y la sangre fluye con la suficiente lentitud a través de ellos como para captar una cantidad máxima de O2. Durante el ejercicio intenso, cuando el gasto cardiaco se incrementa, la sangre fluye con mayor rapidez, tanto a través de los capilares sistémicos como de los pulmonares, y el tiempo de transito de la sangre en los capilares pulmonares se acorta. De todas formas, la PO2 de la sangre en las venas pulmonares alcanza, en condiciones normales, 100 mm Hg. No obstante, en enfermedades que disminuyen la difusión gaseosa, la sangre puede no alcanzar un equilibrio completo con el aire alveolar, sobre todo durante el ejercicio. En ese caso, la PO2 disminuye y la PCO2 aumenta en la sangre arterial sistémica.
El ventrículo izquierdo bombea sangre oxigenada hacia la aorta y a través de las arterias sistémicas en dirección a los capilares sistémicos.
El intercambio de O2 y CO2 entre los capilares sistémicos y las células se llama respiración interna o intercambio de gases sistémico. A medida que el O2 abandona el torrente sanguíneo, la sangre oxigenada se convierte en sangre desoxigenada. A diferencia de la respiración externa, que solo tiene lugar en los pulmones, la respiración interna se produce en todos los tejidos del cuerpo.
La PO2 de la sangre bombeada hacia los capilares sistémicos es mayor (100 mm Hg) que la PO2 en las células (40 mm Hg en reposo) porque las células utilizan constantemente O2 para producir ATP.
Como resultado de esta diferencia de presión, el oxígeno difunde desde los capilares hacia las células y la PO2 de la sangre alcanza 40 mm Hg cuando la sangre abandona los capilares sistémicos.
Mientras el O2 difunde desde los capilares sistémicos hacia las células de los tejidos, el CO2 se mueve en la dirección opuesta. Como las células producen continuamente CO2, la PCO2 celular (45 mm Hg en reposo) es más alta que la de la sangre capilar sistémica (40 mm Hg). Como resultado, el CO2 difunde desde las células a través del líquido intersticial hacia los capilares sistémicos hasta que la PCO2 en la sangre aumenta a 45 mm Hg. La sangre desoxigenada regresa al corazón y es bombeada hacia los pulmones para reanudar otro ciclo de respiración externa.
Bibliografía:
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Dr. Víctor H. Loo A.
Méd. Esp. Psiquiatría Infantil y de la Adolescencia.