Organización Anatómica de las Vías Aéreas
Las vías aéreas conducen el aire desde la nariz y la boca hasta los alvéolos, y desde aquí hacia el exterior. Se dividen en:
- Zona de conducción: Transporta el aire, pero no participa en el intercambio gaseoso.
- Zona de transición: Constituye el espacio muerto anatómico, el espacio físico interior de las vías aéreas.
- Zona respiratoria: Donde ocurre el intercambio gaseoso.
El Acto de Respirar
La respiración se produce por la dilatación y contracción de la caja torácica:
- Inspiración: Aumenta el volumen de la cavidad torácica, creando una presión negativa en los alvéolos. Esto hace que el aire entre en las vías aéreas y llene los pulmones. Las pleuras facilitan este proceso.
- Espiración: La caja torácica vuelve a su posición normal, generando una presión positiva que expulsa el aire de los pulmones. Los músculos respiratorios (diafragma, intercostales) y los músculos espiratorios (activos durante el ejercicio) participan en este proceso, aunque en reposo la espiración es principalmente pasiva debido a las propiedades elásticas de los pulmones y la caja torácica.
Trabajo Respiratorio
El proceso activo de la ventilación pulmonar implica un gasto energético que se relaciona con:
- Trabajo de adaptabilidad: Energía necesaria para expandir los pulmones.
- Trabajo de resistencia tisular: Energía necesaria para vencer la viscosidad del pulmón y las estructuras de la caja torácica.
- Trabajo de resistencia de la vía aérea: Energía necesaria para vencer la resistencia que la vía aérea ofrece al paso del aire.
Espirometría y Volúmenes Pulmonares
La espirometría es una técnica que evalúa el aire que entra y sale de los pulmones. Se miden:
- Volúmenes: Como el volumen tidal o corriente (volumen de aire que entra y sale en una respiración normal en reposo).
- Capacidades: Como la capacidad vital (máxima cantidad de aire que una persona puede exhalar después de una inspiración máxima). Estos valores varían según el sexo, la talla y el nivel de entrenamiento.
Transporte de Gases
El transporte de oxígeno (O2) se realiza principalmente a través de la hemoglobina en los glóbulos rojos (98%), y el resto se disuelve en el plasma sanguíneo. Cada molécula de hemoglobina puede transportar cuatro moléculas de O2.
El dióxido de carbono (CO2), producido en las células, se difunde a la sangre venosa y es transportado a los pulmones a través del plasma, la hemoglobina y el agua.
Fisiología de la Respiración
La respiración está controlada por el centro respiratorio, ubicado en el bulbo raquídeo. Este centro envía señales nerviosas a los músculos respiratorios. El ciclo respiratorio consta de inspiración y espiración, y se distinguen tres fases:
- Respiración externa o pulmonar.
- Transporte de O2 en la sangre desde los pulmones hasta las células.
- Respiración interna o celular.
Para un intercambio gaseoso eficiente, la espiración debe ser más larga que la inspiración. La frecuencia respiratoria (FR) es la cantidad de respiraciones por minuto (15-18 en adultos, 20-25 en niños). El volumen de aire movilizado en cada respiración varía desde aproximadamente 0.5 litros en reposo hasta 3.5 litros en respiración forzada.
Tipos de Respiración
- Respiración torácica: Participan los músculos intercostales externos. Puede ser costal o clavicular. Aumenta el volumen de la caja torácica.
- Respiración abdominal: Principalmente por acción del diafragma. El abdomen se desplaza hacia arriba y abajo.
- Respiración nasal y oral: Puede ser una combinación de ambas.
Respiración y Ejercicio Físico
El ejercicio aumenta el consumo de O2 y la producción de CO2. La ventilación pulmonar debe incrementarse para facilitar el transporte de O2 a los tejidos y eliminar el CO2. La ventilación aumenta para mantener las presiones adecuadas de los gases.
La ventilación pulmonar en reposo es de 5-6 l/min, y puede llegar a 90-100 l/min en esfuerzos máximos en personas no entrenadas, y hasta 200 l/min en personas entrenadas.
Se describen tres fases durante el ejercicio de intensidad constante:
- Fase I: La ventilación aumenta bruscamente.
- Fase II: La ventilación se ajusta gradualmente.
- Fase III: La ventilación se estabiliza.
Durante la recuperación:
- La ventilación desciende bruscamente al cesar el ejercicio.
- Luego, el descenso es gradual hasta alcanzar los valores de reposo.
Problemas Respiratorios que Afectan el Rendimiento
- Disnea: Respiración difícil y molesta, común en personas con mala condición física. Ocurre cuando se realizan ejercicios que elevan mucho las concentraciones de CO2 e iones de hidrógeno (H+). La solución es mejorar la ventilación y fortalecer los músculos respiratorios.
- Hiperventilación: Aumento repentino de la ventilación que supera las necesidades metabólicas de O2, a menudo causado por ansiedad o trastornos respiratorios.
- Hipo: Espasmo del diafragma que provoca una inhalación seguida de un cierre repentino de la glotis.
Maniobra de Valsalva: Procedimiento respiratorio que implica cerrar la glotis e incrementar la presión intraabdominal e intratorácica. Es útil en estiramientos y buceo, pero peligrosa para personas con hipertensión o problemas cardiovasculares.
Adaptación Cardíaca al Ejercicio (Tema 5)
El sistema cardiocirculatorio suministra O2 y nutrientes a las células, especialmente a los músculos, y elimina los desechos. Su capacidad funcional depende de la coordinación con el sistema pulmonar.
El sistema cardiovascular está compuesto por el corazón, la sangre y el sistema circulatorio.
Componentes del Sistema Cardiovascular
- Arterias: Transportan la sangre desde el corazón a los tejidos. Las arterias pulmonares son la excepción, transportando sangre desoxigenada desde el corazón a los pulmones.
- Arteriolas: Subdivisiones más pequeñas de las arterias, actúan como válvulas de control hacia los capilares.
- Capilares: Vasos sanguíneos finos que conectan arteriolas y vénulas, permitiendo el intercambio de O2, nutrientes y desechos.
- Vénulas: Venas pequeñas que reciben la sangre de los capilares.
Otros Elementos: La Sangre
La sangre está formada por plasma y elementos formes en suspensión. Sus funciones incluyen:
- Absorción de nutrientes en el intestino.
- Transporte de sustancias, hormonas y gases.
- Regulación de la temperatura corporal.
- Regulación del pH.
- Defensa contra infecciones.
Componentes de la Sangre
- Plasma: 55% de la sangre, compuesto principalmente por agua (90%), iones y moléculas orgánicas. La albúmina es la proteína plasmática más importante.
- Glóbulos rojos (eritrocitos o hematíes): Células sin núcleo que contienen hemoglobina, transportan O2 y eliminan CO2.
- Glóbulos blancos (leucocitos): Defienden al organismo de agentes infecciosos.
- Plaquetas (trombocitos): Importantes en la coagulación sanguínea.
La Célula
Está formada por:
- Protoplasma: Material viscoso compuesto por agua, iones, proteínas, lípidos e hidratos de carbono.
- Núcleo plasma: Compartimento nuclear.
- Citoplasma: Parte exterior al núcleo.
Proteínas
- Estructurales: Mantienen unidas las estructuras celulares.
- Enzimáticas: Catalizan reacciones químicas (enzimas y coenzimas).
Componentes Cardiovasculares y Ejercicio Físico
1. Factores de Gasto
Responsables de mantener un flujo sanguíneo adecuado:
- Volumen Sistólico (VS): Volumen de sangre expulsado por el ventrículo izquierdo en cada latido.
- Frecuencia Cardíaca (FC): Número de latidos por minuto.
- Gasto Cardíaco (Q): Volumen de sangre bombeado por el corazón en un minuto (L/min). Q = VS * FC.
- Presión Arterial: Presión que ejerce la sangre sobre las paredes de las arterias.
2. Factores de Concentración
Cantidad de sangre para transportar O2 a los tejidos:
- Diferencia Arteriovenosa de O2: Valoración del O2 utilizado en los tejidos.
- Ajuste del Gasto Cardíaco.
Respuestas y Adaptaciones Cardiovasculares a la Actividad Física
Las adaptaciones al entrenamiento dependen del tipo de actividad (resistencia o fuerza) y de factores constitucionales. También se considera la carga de trabajo.
1. Actividad de Resistencia
El gasto cardíaco aumenta principalmente por el incremento de la frecuencia cardíaca o del volumen sistólico. En sedentarios, predomina el aumento de la frecuencia cardíaca. El volumen sistólico alcanza un valor máximo a una intensidad del 50-70% del VO2 máx. El corazón experimenta una sobrecarga de volumen.
2. Actividad de Fuerza
El incremento de la frecuencia cardíaca es menor. El volumen sistólico y el gasto cardíaco aumentan menos. Representa una sobrecarga de presión.
3. Adaptaciones al Ejercicio
- Aumento del tamaño del corazón.
- Bradicardia (disminución de la frecuencia cardíaca basal), causada por el sistema nervioso autónomo (puede ser patológica).
- Aumento del volumen sistólico debido a una mayor contractilidad.
- Aumento del volumen sanguíneo y la hemoglobina.
- Disminución de la presión arterial en reposo (no durante el ejercicio).
- Ligera disminución del flujo sanguíneo en reposo y en ejercicio submáximo.
Volumen Sistólico
Aumenta linealmente con el ejercicio, alcanzando una meseta al 50-60% del VO2 máx. La postura corporal lo afecta. Los entrenados en resistencia aeróbica tienen un VS mayor en reposo y durante el ejercicio que los no entrenados. Ambos grupos aumentan su VS hasta valores del 40% del VO2 máx durante el ejercicio.