ANATOMIA Y FISIOLOGIA DEL SISTEMA RESPIRATORIO

El sistema respiratorio está formado por un conjunto de órganos que tiene como principal función llevar el oxígeno atmosférico hacia las células del organismo y eliminar del cuerpo el dióxido de carbono producido por el metabolismo celular.  Los órganos que componen el sistema respiratorio son cavidades nasales, la faringe, la laringe, la tráquea, los bronquios, los bronquiolos y los dos pulmones. Los pulmones son los órganos centrales del sistema respiratorio donde se realiza el intercambio gaseoso. El resto de las estructuras, llamadas vías aéreas o respiratorias, actúan como conductos para que pueda circular el aire inspirado y espirado hacia y desde los pulmones, respectivamente. Aunque la cavidad bucal permite la entrada de aire a las vías respiratorias no forma parte el sistema respiratorio.
La parte interna de las vías respiratorias está cubierta por:
- Una capa de tejido epitelial, cuyas células muy unidas entre sí protegen de lesiones e infecciones.
- Una mucosa respiratoria, responsable de mantener las vías bien húmedas y una temperatura adecuada.
La superficie de la mucosa respiratoria posee dos tipos de células:
- Células mucosas: elaboran y segregan moco hacia la entrada de las vías respiratorias.
- Células ciliadas: poseen cilios en constante movimiento con el fin de desalojar el moco y las partículas extrañas que se fijan en la mucosa respiratoria.

CAVIDADES NASALES
Son dos estructuras, derecha e izquierda ubicadas por encima de la cavidad bucal. Están separadas entre sí por un tabique nasal de tejido cartilaginoso. En la parte anterior de cada cavidad se ubican las narinas, orificios de entrada del sistema respiratorio. La parte posterior se comunica con la faringe a través de las coanas.
El piso de las cavidades nasales limita con el paladar duro y con el paladar blando, que las separa de la cavidad bucal. Están recubiertas por una mucosa que envuelve a los cornetes, serie de huesos enrollados en número de tres (superior, medio e inferior). Dicha mucosa calienta el aire inspirado.

Las cavidades nasales presentan pelos que actúan como filtro, evitando que el polvo y las partículas del aire lleguen a los pulmones. En la parte dorsal de las cavidades hay terminaciones nerviosas donde asienta el sentido del olfato.
Las cavidades nasales tienen las siguientes funciones:
-Filtrar de impurezas el aire inspirado
-Humedecer y calentar el aire que ingresa por la inspiración
-Permitir el sentido del olfato
-Participar en el habla

FARINGE
Órgano tubular y musculoso que se ubica en el cuello. Comunica la cavidad nasal con la laringe y la boca con el esófago. Por la faringe pasan los alimentos y el aire que va desde y hacia los pulmones, por lo que es un órgano que pertenece a los sistemas digestivo y respiratorio. Las partes de la faringe son:
-Nasofaringe: porción superior que se ubica detrás de la cavidad nasal. Se conecta con los oídos a través de las trompas de Eustaquio
-Bucofaringe: porción media que se comunica con la boca a través del istmo de las fauces.
-Laringofaringe: es la porción inferior que rodea a la laringe hasta la entrada al esófago. La epiglotis marca el límite entre la bucofaringe y la laringofaringe.
Las funciones de la faringe son:
-Deglución
-Respiración
-Fonación
-Audición

LARINGE
Órgano tubular, de estructura músculo - cartilaginosa, que comunica la faringe con la tráquea. El diámetro vertical mide 5-7 centímetros. Se ubica por encima de la tráquea. El hueso hioides actúa como aparato suspensorio.
La laringe posee nueve cartílagos: aritenoides, de Santorini y de Wrisberg (pares) y los cartílagos tiroides, cricoides y epiglótico (impares). En la deglución, el cartílago epiglótico (epiglotis) desciende para bloquear la entrada a la laringe y obligar al bolo alimenticio a pasar hacia el esófago.

La laringe contiene las cuerdas vocales, estructuras fundamentales para permitir la fonación.
De acuerdo a la posición que adopten las cuerdas vocales se establecen dos características:
-Posición de respiración: las cuerdas vocales se abren hacia los lados y el aire circula libremente.


-Posición de fonación: las cuerdas vocales se acercan y el aire choca contra ellas.

Las funciones de la laringe son:
-Respiratoria
-Deglutoria: se eleva la laringe y el bolo alimenticio pasa hacia el esófago.
-Protectora: se cierra la epiglotis evitando el paso de sustancias a la tráquea.
-Tusígena y expectorante (función protectora)
-Fonética

TRÁQUEA
Es un órgano con forma de tubo, de estructura cartilaginosa, que comunica la laringe con los bronquios. Está formada por numerosos anillos de cartílago conectados entre sí por fibras musculares y tejido conectivo. La función de los anillos es reforzar a la tráquea para evitar que se colapse durante la respiración-
Las medidas aproximadas en humanos son de 10-11 centímetros de longitud y 2 a 2,5 centímetros de diámetro. La tráquea posee unos 20-22 cartílagos con forma de herradura. La mitad de los anillos se ubican a la altura del cuello, mientras que la otra mitad se aloja en la cavidad torácica, a la altura del esternón. La tráquea se bifurca cerca del corazón, dando lugar a dos bronquios primarios.

La forma tubular de la tráquea no es cilíndrica, ya que sufre un aplanamiento en su parte dorsal donde toma contacto con el esófago.
La tráquea está tapizada por una mucosa con epitelio cilíndrico y ciliado que segrega mucus. El moco ayuda a limpiar las vías del sistema, gracias al movimiento que los cilios ejercen hacia la faringe. El moco procedente de la tráquea y de las cavidades nasales llega a la faringe y es expectorado o deglutido. La tráquea tiene la función de llevar el aire desde la laringe hacia los bronquios.

Esquema de la tráquea

BRONQUIOS

Son dos estructuras de forma tubular y consistencia fibrocartilaginosa, que se forman tras la bifurcación de la tráquea. Igual que la tráquea, los bronquios tienen una capa muscular y una mucosa revestida por epitelio cilíndrico ciliado. El bronquio derecho mide 2-3 cm y tiene entre 6 y 8 cartílagos. El bronquio izquierdo mide de 3 a 5 cm y posee entre 10 y 12 cartílagos.

Sección transversal de un bronquio

Los bronquios penetran en cada pulmón y van reduciendo su diámetro. A medida que progresan van perdiendo los cartílagos, se adelgaza la capa muscular y se forman finos bronquios secundarios y terciarios. La función de los bronquios es conducir el aire inspirado de la tráquea hacia los alvéolos pulmonares.

BRONQUIOLOS
Son pequeñas estructuras tubulares producto de la división de los bronquios. Se ubican en la parte media de cada pulmón y carecen de cartílagos. Los bronquiolos están formados por una delgada pared de músculo liso y células epiteliales cúbicas sin cilios. Penetran en los lobulillos del pulmón donde se dividen en bronquiolos terminales y bronquiolos respiratorios.

Estructura de los bronquios y bronquiolos

ALVÉOLOS PULMONARES
Los bronquiolos respiratorios se continúan con los conductos alveolares y estos con los sacos alveolares. Los sacos alveolares contienen muchas estructuras diminutas con forma de saco llamadas alvéolos pulmonares. El bronquiolo respiratorio, el conducto alveolar, el saco alveolar y los alvéolos constituyen la unidad respiratoria.

Componentes de la unidad respiratoria

En los alvéolos del pulmón se lleva a cabo el intercambio de oxígeno y de dióxido de carbono, proceso que se denomina hematosis. La pared de los alvéolos se reduce a una muy delgada membrana de 4 micras de grosor. Uno de sus lados contacta con el aire que llega de los bronquiolos. El otro lado se relaciona con la red capilar, donde los glóbulos rojos realizan la hematosis.

Pared del alvéolo pulmonar

Dentro de los alvéolos existe un tipo de células que elaboran una sustancia que recubre el epitelio en su parte interna. Dicha sustancia es el surfactante, cuya misión es evitar que el alvéolo se colapse luego de una espiración al reducir la tensión superficial del alvéolo. El surfactante pulmonar produce una mejor oxigenación, un aumento de la expansión alveolar y una mayor capacidad residual del pulmón. El surfactante está compuesto por un 90% de fosfolípidos y 10% de proteínas.

PULMONES
Órganos huecos, situados dentro de la cavidad torácica, a ambos lados del corazón y protegidos por las costillas. Posee tres caras: costal, mediastínica y diafragmática.

Los pulmones están separados entre sí por el mediastino. El mediastino es una cavidad virtual que divide el pecho en dos partes. Se ubica detrás del esternón, delante de la columna vertebral y entre ambas pleuras derecha e izquierda. Por debajo limita con el diafragma y por arriba con el istmo cervicotorácico.

Proyección del mediastino

Dentro del mediastino se ubican: el corazón, el esófago, la tráquea, los bronquios, la aorta y las venas cavas, la arteria y las venas pulmonares y otros vasos y estructuras nerviosas.
Los pulmones están llenos de aire, y su estructura es elástica y esponjosa. Están rodeados por la pleura, que es una cubierta de tejido conectivo que evita el roce de los pulmones con la cara interna de la cavidad torácica, suavizando así los movimientos. La pleura tiene dos capas (parietal y visceral) y entre ambas se encuentra el líquido pleural, de acción lubricante.
-Pulmón derecho: es algo mayor que el izquierdo y pesa alrededor de 600 gramos. Presenta tres lóbulos: superior, medio e inferior, separados por cisuras.
-Pulmón izquierdo: pesa cerca de 500 gramos y tiene dos lóbulos, uno superior y otro inferior.
Cada pulmón contiene alrededor de 300 millones de alvéolos. La principal función de los pulmones es establecer el intercambio gaseoso con la sangre. Es por esa razón que los alvéolos están en estrecho contacto con los capilares. Además, actúan como un filtro externo ante la contaminación del aire, mediante sus células mucociliares y macrófagos alveolares.

Esquema de los pulmones

Lóbulos pulmonares

CIRCULACIÓN PULMONAR
Los pulmones son órganos que reciben dos tipos de irrigación sanguínea.
-Recibe sangre de las arterias pulmonares que parten del ventrículo derecho (circulación menor) para su oxigenación.
-Es irrigado con sangre oxigenada por las arterias bronquiales, procedentes de la arteria aorta (circulación mayor).

Las principales funciones del sistema respiratorio son:
-Realizar el intercambio gaseoso entre los alvéolos y la sangre
-Acondicionar el aire que arriba a los pulmones
-Regular el pH de la sangre
-Actuar como vía de eliminación de distintas sustancias
-Permitir la fonación

MECÁNICA RESPIRATORIA
El intercambio de oxígeno y de dióxido de carbono (hematosis) tiene lugar entre los alvéolos y los capilares del pulmón a través de la membrana alveolocapilar, que es semipermeable. Con la inspiración, el aire ingresa a los pulmones porque la presión dentro de ellos es menor a la presión atmosférica.
-Inspiración
Se contraen el diafragma, los músculos intercostales externos, los serratos anteriores y los pectorales. La cavidad torácica se expande. Los pulmones se dilatan al entrar aire oxigenado. Tras la inspiración, el oxígeno llega a los alvéolos y pasa a los capilares arteriales.
-Espiración
Intervienen los músculos intercostales internos, los oblicuos abdominales y el recto abdominal. El diafragma, los músculos pectorales y los intercostales externos se relajan. La cavidad torácica se reduce en volumen. Los pulmones se contraen al salir aire desoxigenado. Con la espiración el aire sale de los pulmones porque la presión en los alvéolos es mayor que la atmosférica.
La inspiración es un proceso activo, ya que necesita del trabajo muscular. Antes de cada inspiración, la presión intrapulmonar es casi igual a la existente en la atmósfera. La espiración es un fenómeno pasivo, que solo depende de la elasticidad de los pulmones. Antes de cada espiración, la presión intrapulmonar es mayor a la atmosférica.



HEMATOSIS
Es el proceso por el cual el oxígeno del aire inspirado pasa a la sangre y se intercambia con el dióxido de carbono que es impulsado de la sangre a los alvéolos para ser eliminado con la espiración al exterior. La hematosis se rige cumpliendo con la ley de los gases, ya que la difusión se produce desde un lugar de mayor a otro de menor concentración. La hematosis se produce a nivel de los alvéolos (respiración externa) y de las células de todos los tejidos (respiración interna o celular).

El aire inspirado, con alta carga de oxígeno, atraviesa por difusión simple la membrana alveolocapilar y llega a la sangre, que tiene menos concentración. El pasaje de oxígeno desde los alvéolos a los capilares arteriales es favorecido por la presencia de la hemoglobina presente en los glóbulos rojos. Cuando la sangre abandona los pulmones transporta el 97% de oxígeno en forma de oxihemoglobina, quedando un 3% disuelto en el plasma. Una molécula de hemoglobina se une a cuatro de oxígeno en forma reversible.

El dióxido de carbono formado por el metabolismo celular es volcado a la sangre venosa y captado por los glóbulos rojos. Una parte se transforma en ácido carbónico, que rápidamente se ioniza formando bicarbonato y protones. El resto es llevado hacia los pulmones en forma de carbohemoglobina. La sangre que llega a los pulmones tiene más concentración de dióxido de carbono que el aire inspirado, con lo cual pasa a los alvéolos y es eliminado del organismo con la espiración.

FRECUENCIA RESPIRATORIA
Es la cantidad de veces que se realiza un ciclo respiratorio por minuto, es decir, cuantas inspiraciones seguidas de espiraciones se producen en ese lapso de tiempo. En condiciones normales los humanos tienen una frecuencia respiratoria de 12 a 18 ciclos por minuto, valor que depende de la edad y del estado físico. 

VOLÚMENES RESPIRATORIOS
- Volumen corriente: es la cantidad de aire que ingresa y egresa en cada movimiento respiratorio. En una persona adulta equivale a medio litro.
- Volumen de reserva espiratorio: luego de una espiración normal, es la cantidad de aire que se puede eliminar tras una espiración forzada. En humanos es aproximadamente 2 litros.
- Volumen residual: cantidad de aire que queda en los pulmones luego de una espiración forzada. En una persona adulta equivale a un litro.
- Volumen de reserva inspiratorio: luego de una inspiración normal, cantidad de aire que puede ingresar a los pulmones tras una inspiración forzada. El valor promedio es de 2 litros.

RESPIRACIÓN FETAL
El intercambio de oxígeno y de dióxido de carbono entre la sangre fetal y la sangre materna se realiza a través de la placenta. Los gases se movilizan por difusión simple desde un lugar de mayor concentración a otro de menor concentración (ley de gases). La placenta controla las presiones parciales de los gases en la sangre del feto, para impedir que el centro respiratorio del mismo se estimule ante la carencia o aumento de alguno de ellos.

RESPIRACIÓN DEL RECIÉN NACIDO
A medida que la gestación avanza disminuye la actividad de la placenta, con lo cual el aporte de oxígeno se reduce paulatinamente hasta cesar por completo al momento del nacimiento. En ese instante aumenta la presión parcial de dióxido de carbono, con lo cual se estimula por primera vez el centro respiratorio del neonato que responde con una inspiración. Los pulmones se insuflan, se dilata el tórax y se crea una presión negativa intrapleural que irá en aumento al desarrollarse la cavidad torácica, hecho que sucede más rápido que el propio crecimiento de los pulmones.
A los siete meses de gestación, el sistema respiratorio del feto posee todas las estructuras necesarias capaces de iniciar la respiración ante un eventual parto prematuro.

TOS
Es un mecanismo de acción voluntaria o involuntaria donde se expulsa de manera violenta el aire contenido en los pulmones. Tiene por finalidad mantener despejadas las vías respiratorias. No obstante, es un signo de enfermedad del sistema respiratorio (faringitis, laringitis, bronquitis, neumonía, gripe, tuberculosis, etc.) y de causas extra-respiratorias (trastornos cardíacos, tumores de esófago, etc.).
El mecanismo de la tos se inicia con una inspiración profunda y cierre de la glotis (porción más estrecha de la luz laríngea). Se producen contracciones de los músculos torácicos, hecho que provoca aumento de presión dentro de los pulmones respecto de la atmósfera. La glotis se abre de repente y se produce un típico sonido a raíz de la brusca salida de aire.

EXPECTORACIÓN
Es el desprendimiento y expulsión, a través de la tos, de las flemas y secreciones que se depositan en las vías respiratorias. El color del contenido expectorado resulta ser de importancia clínica. Cuando es blanquecino es de tipo mucoso, verde amarillento mucopurulento, verdoso purulento y rojizo implica expectoración hemorrágica.

ESTORNUDO
Es un acto reflejo debido a numerosos factores que provocan irritación de la mucosa nasal. El estornudo se inicia con una inspiración manifiesta seguida por una violenta y sonora expulsión de aire de los pulmones. Se acompaña con un movimiento hacia delante de la cabeza. Dentro de los factores que desencadenan la necesidad de estornudar están los estados alérgicos, los ambientes con mucho polvo, el polen de las flores, el pelo de algunos animales, los productos tóxicos como el amoníaco y determinadas enfermedades infecciosas como los resfríos y los estados gripales.

BOSTEZO
Es un acto no controlado donde ingresa aire por la boca hacia los pulmones a través de una amplia separación de los huesos maxilares, seguida de la eliminación de una cantidad algo menor de aire por la misma vía con cierre de la cavidad bucal. En general, se acompaña de un leve lagrimeo. Duran alrededor de tres segundos y suelen ser contagiosos entre humanos.
Las causas del bostezo no son aún del todo claras. Entre las numerosas hipótesis se cree que sirve para regular la temperatura del cuerpo, como también señalar determinados comportamientos anímicos en especies animales gregarias, donde el bostezo indicaría cansancio al grupo familiar, sincronizando así los patrones del sueño. En general, se acepta que el bostezo es un indicador de aburrimiento, agotamiento, estrés y rechazo.

HIPO
Son contracciones espasmódicas e involuntarias del diafragma, debido a la irritación del nervio frénico. Este nervio es el responsable de la contracción y relajación del músculo diafragmático. El hipo o singulto produce una súbita inspiración y cierre de la glotis, con un sonido característico. Las causas de esta manifestación son diversas, entre ellas la ingestión muy rápida de alimentos, de bebidas gaseosas y muy frías, consumo elevado de alcohol, tabaquismo, etc. Otras causas se deben al estrés, la ansiedad, por una distensión gástrica y durante el embarazo.
La mayoría de las veces el hipo es pasajero. Una forma de detenerlo es efectuando una inspiración profunda y reteniendo el aire en los pulmones el mayor tiempo posible. Ello produce aumento del dióxido de carbono en la sangre inhibiendo las contracciones.
Si el hipo se manifiesta de manera persistente puede que sea uno de los signos de una enfermedad severa, con lo cual la consulta médica es imperiosa. 

SISTEMA RESPIRATORIO EN POWERPOINT

Fuente: "CIENCIAS BIOLÓGICAS" - http://hnncbiol.blogspot.com