Sistema Respiratorio: Estructura, Funciones y Mecanismos de Ventilación

Funciones del Sistema Respiratorio

El sistema respiratorio desempeña varias funciones cruciales para el organismo:

• Respiración:
  • Captación de oxígeno (O₂) atmosférico para la producción de energía celular.
  • Eliminación del dióxido de carbono (CO₂) producido por el metabolismo celular.
• Regulación del pH sanguíneo: El sistema respiratorio ayuda a mantener el equilibrio ácido-base en la sangre.
• Fonación: Producción de sonidos a través de las cuerdas vocales en la laringe.
• Olfación: Detección de olores a través de los receptores olfativos en la nariz.
• Defensa: Protección contra agentes patógenos externos mediante mecanismos como el filtrado del aire y la acción de células inmunitarias.
• Homeostasis térmica e hídrica: Contribución a la regulación de la temperatura corporal y el balance hídrico.

Tipos de Respiración

Existen dos tipos principales de respiración:

• Respiración externa: Intercambio de gases entre el aire y la sangre en los pulmones.
• Respiración celular: Proceso metabólico que ocurre dentro de las células, donde se utiliza el oxígeno para generar energía y se produce dióxido de carbono como desecho.

Procesos de la Respiración Externa y Celular

1. Ventilación: Movimiento de aire entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares.
2. Intercambio de gases (pulmones): Difusión de O₂ y CO₂ entre los alvéolos y la sangre.
3. Transporte de gases: Movimiento de O₂ y CO₂ a través de la sangre hacia y desde los tejidos.
4. Intercambio de gases (tejidos): Difusión de O₂ y CO₂ entre la sangre y las células.

Anatomía del Sistema Respiratorio

Vías Aéreas Superiores

Incluyen:

• Boca
• Nariz
• Faringe
• Laringe

Vías Aéreas Inferiores

Incluyen:

• Tráquea
• Árbol bronquial (bronquios y bronquiolos)
• Pulmones

Estructura detallada:

1. Faringe
2. Laringe
3. Tráquea
4. Pulmón derecho
5. Bronquios
6. Bronquiolos
7. Pleura
8. Diafragma

Estructura de las Vías Aéreas Inferiores

La tráquea se divide progresivamente en:

• Bronquio primario
• Bronquio secundario
• Bronquios terciarios
• Bronquios de menor calibre
• Bronquiolos
• Bronquiolos terminales
• Bronquiolos respiratorios
• Alvéolos (formando lóbulos)

Los bronquios están reforzados con anillos o placas de cartílago para mantener su estructura abierta.

Funciones de las Vías de Conducción

Las vías aéreas cumplen varias funciones importantes:

• Filtrado del aire inspirado: Eliminación de partículas y patógenos.
• Calentamiento del aire: Ajuste de la temperatura del aire a la temperatura corporal.
• Humidificación del aire: Adición de humedad para evitar la desecación de los alvéolos.
• Protección: Defensa contra agentes externos.

El Pulmón

• Estructura: Lobulado.
• Ubicación: Alojado en la cavidad torácica.
• Cavidad pleural: Contiene líquido pleural, que lubrica y facilita el movimiento de los pulmones durante la respiración.
• Composición:
  • 50% Sangre
  • 50% Tejido
  • 10% Tejido conectivo
  • 90% Zona de intercambio (alvéolos)

Neumocitos

Los alvéolos están revestidos por dos tipos principales de células:

• Neumocitos tipo I (células alveolares planas):
  • Función estructural.
  • Células planas que cubren la mayor parte de la superficie alveolar.
  • Permiten la difusión de gases debido a su delgadez (0.5µm).
  • Uniones estrechas que evitan el paso de líquido extracelular a los alvéolos.
• Neumocitos tipo II:
  • Producen y secretan surfactante pulmonar.
  • El surfactante reduce la tensión superficial en los alvéolos, facilitando la expansión pulmonar.
  • Liberación del surfactante por exocitosis.

Ciclo Respiratorio

El ciclo respiratorio consta de dos fases:

• Inspiración: Entrada de aire a los pulmones.
• Espiración: Salida de aire de los pulmones.

Frecuencia respiratoria normal: 12-16 respiraciones por minuto.

Duración del ciclo: Aproximadamente 4 segundos (1.5 s para la inspiración y 2.5 s para la espiración).

La Pleura

La pleura es una membrana serosa que recubre:

• Pulmones
• Mediastino
• Diafragma
• Interior de la caja torácica

Mecanismos de la Respiración

Inspiración

• Contracción de los músculos inspiratorios (diafragma y músculos intercostales externos).
• Expansión de la cavidad torácica (aumento del volumen torácico).
• Disminución de la presión alveolar (P alveolar < P atmosférica).
• Flujo de aire hacia los pulmones.

Espiración

• Relajación de los músculos inspiratorios.
• Disminución del tamaño de la cavidad torácica (disminución del volumen torácico).
• Aumento de la presión alveolar (P alveolar > P atmosférica).
• Flujo de aire hacia el exterior.

Propiedades Elásticas del Sistema Respiratorio

1. Distensibilidad: Capacidad de los pulmones para expandirse bajo presión (presión transpulmonar).
2. Elasticidad: Capacidad de los pulmones para retornar a su tamaño original después de la expansión, gracias a las fibras de elastina.
3. Tensión superficial: Resistencia de la superficie del líquido alveolar a la expansión. El surfactante pulmonar reduce esta tensión.

Espirometría

La espirometría es una prueba que mide los volúmenes de aire movilizados durante la respiración, proporcionando información sobre la función pulmonar.

Transporte de Oxígeno

• 2% del O₂ se transporta disuelto en el plasma.
• 98% del O₂ se transporta unido a la hemoglobina en los glóbulos rojos.

Transporte de Dióxido de Carbono

1. El CO₂ se difunde desde las células hacia los capilares sistémicos.
2. 7% del CO₂ permanece disuelto en el plasma.
3. 23% del CO₂ se une a la hemoglobina, formando carbaminohemoglobina.
4. 70% del CO₂ se convierte en bicarbonato (HCO₃^–) y H⁺. La hemoglobina actúa como amortiguador de los H⁺.
5. El HCO₃^– entra en el plasma mediante un intercambio con Cl^– (desplazamiento de cloruros).
6. En los pulmones, el CO₂ disuelto sale del plasma por difusión.
7. El CO₂ se separa de la hemoglobina y difunde hacia los alvéolos.
8. La reacción del ácido carbónico se invierte, convirtiendo el HCO₃^– nuevamente en CO₂.

Pulsioximetría

El pulsioxímetro es un dispositivo que mide de forma no invasiva la saturación de oxígeno en sangre (SpO₂) y la frecuencia cardíaca.