El Aparato Respiratorio: Estructura y Función Vital
La función principal del aparato respiratorio es el intercambio de gases entre el aire y el organismo (O₂ y CO₂). El oxígeno (O₂) pasa a la sangre, mientras que el dióxido de carbono (CO₂) pasa de la sangre al aire.
La Respiración Celular
Esta respiración externa es necesaria porque en cada una de las células del organismo se lleva a cabo la Respiración Celular, un proceso metabólico que tiene como finalidad obtener energía celular, CO₂ y H₂O (llevado a cabo con glucosa). Las células consumen O₂ continuamente y producen CO₂, que es expulsado a la sangre. Esta renovación de gases se realiza mediante la respiración externa.
Vías Respiratorias
Las vías respiratorias son los conductos por los que pasa el aire:
Fosas Nasales
Se encuentran sobre la cavidad bucal. Presentan:
- Ventanas nasales: Orificios que las comunican con el exterior.
- Coanas: Orificios que las comunican con la faringe.
- Conducto lacrimal: Las comunica con las cuencas orbitarias.
- Cornetes nasales: Repliegues internos que aumentan la superficie interna de las fosas nasales.
- Tabique nasal: Las divide (parte anterior cartilaginosa, parte posterior ósea).
La nariz se comunica con cavidades huecas en los huesos de la cara (frontal, etmoides, esfenoides y maxilar superior), conocidas como Senos Nasales.
La Mucosa Nasal
La mucosa es la capa que recubre la cavidad, suele estar húmeda y presenta glándulas que segregan líquido (mucosidad o moco), el cual atrapa las sustancias sólidas. Se divide en dos zonas:
- Pituitaria roja: Ocupa la mayor parte. Presenta abundancia de capilares sanguíneos y está muy vascularizada. Contribuye a calentar el aire y a humedecerlo.
- Pituitaria amarilla: Contiene los receptores del sentido del olfato.
Funciones de la Nariz
- La pituitaria roja contribuye a calentar el aire.
- La mucosidad humedece el aire.
- La mucosidad retiene las partículas sólidas.
- La pituitaria amarilla permite la recepción de estímulos olfativos.
La Faringe
Es un tramo de unos 12 a 15 cm, situado entre la cabeza y el cuello, en la parte anterior de la columna vertebral. Forma parte tanto de las vías respiratorias como de las digestivas. Se diferencian tres tramos:
- Nasofaringe (Rinofaringe): Se comunica con las fosas nasales por las coanas y con el oído a través de las trompas de Eustaquio.
- Bucofaringe (Orofaringe): Situada detrás de la cavidad bucal. Aquí se encuentran las amígdalas.
- Laringofaringe (Hipofaringe): Está a continuación de la bucofaringe y se comunica en su parte inferior con el esófago y con la laringe.
La Laringe
Es un conducto unido al hueso Hioides (el único hueso del esqueleto que no está articulado con otro). En la parte superior se encuentra la Epiglotis, una lengüeta que se mueve para cerrar la entrada a la laringe cada vez que el alimento pasa de la faringe al esófago (durante la deglución).
El exterior de la laringe presenta cartílagos, siendo los dos más grandes el tiroides y el cricoides. Sobre la laringe se apoya la glándula tiroides. Estos cartílagos constituyen un armazón que mantiene el conducto siempre abierto.
Órgano Fonador y Cuerdas Vocales
En el interior de la laringe se encuentra el órgano fonador. Aquí se hallan las cuerdas vocales (repliegues formados por músculos y ligamentos que delimitan una cavidad llamada Glotis). Hay dos pares:
- Cuerdas vocales falsas (Bandas vestibulares): Situadas en la parte superior.
- Cuerdas vocales verdaderas: Situadas en la parte inferior.
Durante la respiración, las cuerdas vocales están separadas para permitir el paso del aire. Cuando se emiten sonidos, se aproximan y se tensan, haciendo que el aire al pasar las haga vibrar. El nivel de tensión determina si el sonido es más grave o agudo. Las cuerdas pueden cerrar totalmente la laringe, lo que aumenta la presión dentro del tórax (mecanismo utilizado, por ejemplo, al vomitar).
Tráquea, Bronquios y Bronquiolos
La Tráquea es un conducto de unos 10 cm de largo y 2 cm de ancho que se continúa con la laringe en la parte inferior del cuello. En su parte inferior, la tráquea se divide en dos conductos: los Bronquios.
Los bronquios nacen de la tráquea, se introducen en cada pulmón y se ramifican en conductos de menor tamaño. Estas subdivisiones se denominan:
- Bronquios primarios (los dos primeros).
- Bronquios secundarios (ramificaciones de los primarios).
- Bronquios terciarios (ramificaciones de los secundarios), etc.
Todo este conjunto ramificado dentro del pulmón se conoce como Árbol Bronquial. Las últimas ramificaciones, más finas, son los Bronquiolos. Estos terminan en cavidades con forma de saco, denominadas Sacos Aéreos o Alveolares. Estos sacos están divididos en cavidades semiesféricas llamadas Alveolos.
Características Comunes de la Tráquea y Bronquios
Una característica común es la presencia de anillos cartilaginosos para mantener los conductos siempre abiertos. En los bronquios tienen forma circular, pero en la tráquea son semicirculares. En la parte posterior de la tráquea (donde se encuentra el Esófago para el bolo alimenticio), no hay cartílago, sino una parte elástica.
La cavidad interna de la tráquea y los bronquios está recubierta de un tejido epitelial. Este tejido presenta glándulas que segregan mucosidad, donde se quedan pegadas sustancias sólidas. Las células del epitelio presentan cilios (pelos) que se mueven en una misma dirección, constituyendo un Sistema de Limpieza que arrastra la mucosidad hacia el exterior.
Los Pulmones
Son órganos elásticos y esponjosos (debido a la gran cantidad de aire que contienen) alojados en la cavidad torácica. Los pulmones están divididos en lóbulos:
- El pulmón izquierdo tiene dos lóbulos.
- El pulmón derecho tiene tres lóbulos.
Estos lóbulos se dividen a su vez en lobulillos, que alojan uno o varios sacos aéreos. El orificio por el que los bronquios, arterias y venas pulmonares entran en el pulmón se denomina Hilio. La región donde se encuentran la tráquea y los bronquios se llama Mediastino.
Alveolos y Capilares
Los sacos alveolares están rodeados de capilares sanguíneos microscópicos. La pared del Capilar es muy fina, limitada por una sola capa de células planas, lo que facilita el paso de sustancias. En los sacos alveolares, los capilares están muy próximos a los alvéolos. El alvéolo también está delimitado por una capa de células planas. Se estima que cada pulmón tiene unos 150 millones de alveolos.
Las Pleuras
Las membranas que rodean a cada pulmón se llaman Pleuras:
- Pleura parietal: La más externa, unida a la caja torácica.
- Pleura visceral: La más interna, unida al pulmón.
Entre ambas hay un líquido pleural que permite y favorece los movimientos respiratorios.
El Proceso Respiratorio
El proceso respiratorio se compone de varias etapas interconectadas:
- Ventilación: Entrada y salida del aire de los pulmones.
- Respiración externa: Intercambio de gases (CO₂ y O₂) entre el aire alveolar y la sangre.
- Transporte de gases por la sangre.
- Intercambio de gases entre la sangre y las células.
- Respiración celular: Proceso metabólico en el interior de la célula para obtener energía, consumiendo O₂ y produciendo CO₂.
Ventilación Pulmonar
La ventilación tiene como finalidad renovar el aire de los pulmones y mantener constante la concentración de gases. Se realiza mediante dos movimientos:
- Inspiración: El aire penetra en los pulmones porque estos se hinchan al aumentar el volumen de la caja torácica. El diafragma desciende y la caja torácica se levanta. También intervienen los músculos intercostales.
- Espiración: El aire es arrojado al exterior ya que los pulmones se comprimen al disminuir el volumen de la caja torácica. El diafragma y las costillas vuelven a su posición normal.
Respiramos unas 15 a 18 veces por minuto, dependiendo del ejercicio, la edad, etc. En la inspiración y espiración forzada, intervienen otros músculos del tórax, como los pectorales menores.
Volúmenes Pulmonares
Los principales volúmenes de aire manejados por el sistema son:
- Volumen Corriente: Volumen que se respira en condiciones normales (~500 ml).
- Volumen de Reserva Inspiratorio: Volumen adicional que cabe en los pulmones después de una inspiración normal (~3 L).
- Volumen de Reserva Espiratorio: Volumen de aire que se puede espirar después de una espiración normal (~1.5 L).
- Volumen Residual: Volumen de aire que permanece en las vías respiratorias después de una espiración forzada (~1.2 L).
La Capacidad Pulmonar Total es la suma de todos los valores (~5.8 L).
La Capacidad Vital es la cantidad máxima de aire que puede inspirarse y espirarse de manera forzada.
Respiración Externa y Transporte de Gases
Cuando el aire llega a los alvéolos, se produce el intercambio de gases por difusión. Esto significa que las moléculas pasan de la zona de mayor concentración a la de menor concentración hasta que se igualan. Así, la sangre se enriquece en O₂ y se empobrece en CO₂.
Transporte Sanguíneo
El O₂ es transportado por la hemoglobina en los glóbulos rojos de la sangre, llevado al corazón y distribuido por las arterias a todas las células del cuerpo. El CO₂ se transporta disuelto en el plasma y unido a la hemoglobina.
En los tejidos, la concentración de O₂ es baja porque se consume en la respiración celular, y la concentración de CO₂ es alta porque se produce constantemente.