Skip to content
Sistema respiratorio

Todo acerca del sistema respiratorio

Los seres vivos poseen un conjunto de órganos, cuya finalidad es permitir el intercambio de gases con el medio ambiente, este conjunto de órganos lo llamamos sistema respiratorio. Tanto la estructura como la función de dicho sistema son muy variables, teniendo en cuenta el tipo de organismo y el hábitat del mismo.

¿Cómo funciona el sistema respiratorio?

En los humanos y en los mamíferos el principal órgano es el pulmón, en el cual encontramos los bronquiolos y  los llamados alvéolos pulmonares, en ellos se produce el intercambio de gases por medio de una difusión pasiva, gracias a este procesos la sangre capta el oxigeno atmosférico y se produce la eliminación del dióxido de carbono. El sistema respiratorio no solo está compuesto por los pulmones, sino que también lo conforman, las fosas nasales, la boca, la faringe, la laringe y la tráquea.

Si hablamos de músculos dentro del sistema respiratorio, tenemos que mencionar dos, los intercostales y el diafragma. En el momento en el que se realiza la inspiración el diafragma se contrae y baja, por lo tanto la cavidad torácica se hace más amplia, permitiendo que el aire entre a los pulmones. Durante la exhalación, nuestro diafragma se relaja y sube, entonces la cavidad torácica se hace más pequeña, provocando de este modo la salida de aire desde los pulmones al exterior.

El sistema respiratorio, más allá de permitir el intercambio de gases, juega un papel muy importante a la hora de mantener un equilibrio entre los ácidos y bases del cuerpo, mediante la eliminación del dióxido de carbono de la sangre.

Nuestro sistema respiratorio está compuesto por las vías aéreas, los pulmones y los músculos respiratorios, estos últimos provocan el movimiento del aire, ya sea hacia dentro del cuerpo o hacia afuera. El oxigeno y el dióxido de carbono dentro de los alvéolos se intercambian de manera pasiva, se da mediante la difusión entre el entorno gaseoso y la sangre. De este modo se oxigena la sangre y se elimina una sustancia de desecho del metabolismo celular, a la que llamamos dióxido de carbono.

Sistema respiratorio y sus partes

Las partes del aparato respiratorio humano está compuesto por nueve órganos, los cuales se detallan a continuación:

Fosas nasales

Estas son dos amplias cavidades que permiten la entrada y la salida del aire. En ellas el aire se humedece, se filtra y se calienta en los cornetes a una temperatura determinada.

Faringe

La faringe es una estructura en forma de de tubo que se sitúa en el cuello, la misma esta revestida por una mucosa. A su vez la faringe conecta a la cavidad bucal y las fosas nasales con la laringe y con el estomago.

Laringe

Este conducto posibilitad que el aire pase desde la faringe a la tráquea y a los pulmones. Dentro de la laringe encontramos otros órganos, que la conforman, las cuerdas bocales; estas son repliegues que vibran en el momento que el aire la atraviesa cuando se produce la voz. La glotis, es la porción más pequeña de luz laríngea, el espacio de esta se encuentra limitado por las cuerdas vocales. Y por ultimo en la laringe encontramos la epiglotis, esta es un cartílago que se encuentra encima de la glotis y su función es obstruir el paso del bolo alimenticio cuando se produce la deglución, evitando de este modo que la comida pase al sistema respiratorio.

Tráquea

Esta tiene la función de posibilitar el paso del aire entre la laringe y los bronquios. Su aspecto es el de un conducto en forma tubular. Las pared está compuesta por una serie de cartílagos en forma de C, estos hace que la vía no se colapse por una compresión externa sobre el cuello.

Pulmones

Estos órganos ya los hemos mencionados en el comienzo, los mismos permiten el intercambio gaseoso con la sangre. El árbol bronquial dentro de cada uno de los pulmones se divide en una serie de ramificaciones más pequeñas. El origen de nuestros bronquios surge de la tráquea, y los mismo se dividen en bronquios secundarios o lobares, cada uno de estos bronquios lobares se divide a su vez en bronquios terciarios o segmentarios, los cuales se dividen en bronquiolos. Estos bronquiolos continúan con los procesos de ramificación y le dan origen al bronquio terminal, del cual parten los bronquiolos respiratorios, es aquí donde se ubican los sacos alveolares.

Bronquio

Estos conducen el aire desde la traque hasta los bronquios. Son conducto fibrocartilaginoso tubular.

Bronquiolo

Este conducto permite el paso del aire desde los bronquios hasta nuestros alvéolos.

Alveolo

Estos se encuentran en el fin de las últimas ramificaciones de los bronquios. Los alvéolos son unos sacos pequeños, es allí donde sucede el intercambio de gases con la sangre. La pared de un alveolo es una capa unicelular, es decir que está formada por una sola célula, por lo tanto es muy delgada. Si tenemos en cuenta los dos pulmones que contiene el organismo humano, debemos decir que contiene alrededor de trescientos millones de alvéolos, si a estos los desplegáramos en su totalidad, abarcarían una superficie de sesenta metros cuadrados, esta gran superficie es lo que nos permite obtener la cantidad de oxigeno que necesitamos para las funciones vitales.

Músculos intercostales

Estos músculos tal como su nombre lo indica están ubicados entre las costillas, los mismos tienen un papel fundamental para poder mover el tórax en el momento de la inspiración.

Diafragma

El diafragma es un musculo que separa nuestra cavidad torácica de la cavidad abdominal. Debemos saber que cuanto el diafragma se contrae baja y por lo tanto aumenta el tamaño de la cavidad torácica, permitiendo de este modo que suceda la inspiración, y cuando esta se relaja sube, de este modo disminuye la cavidad torácica y provoca la espiración.

Pleura y cavidad pleural

Nuestra pleura recubre los pulmones y es una membrana serosa. Esta son dos capas, una es la pleura visceral, la cual se encuentra en contacto con los pulmones y la otra es la pleura parietal, esta última está en contacto con la pared del tórax. En el espacio comprendido entre estas dos capas, se genera una cavidad, a la quien llamaos cavidad pleural. En esta cavidad pleural, la presión es menor a la presión de la atmósfera, esto permite que los pulmones se expandan en el momento de la inspiración.

Ventilación pulmonar

Como ya hemos mencionado, la función del aparato o sistema respiratorio es desplazar volúmenes de aire desde la atmósfera a los pulmones y desde los pulmones a la atmósfera. Esto se debe gracias al proceso de ventilación.

El proceso de ventilación es cíclico, el mismo tiene dos etapas, una es la inspiración y a otra la espiración. Entendemos por inspiración el momento el momento en el que entra el aire, esta es un fenómeno activo que se caracteriza por un aumento del volumen torácico provocando una presión intrapulmonar negativa, la cual determina el desplazamiento del aire fuera de las pulmones. En dicha acción la contracciones de los músculos inspiratorios, diafragma y los intercostales externos son fundamentales. Cuando la presión intrapulmonar es igual a la presión atmosférica se detiene la inspiración, entonces por medio de la fuerza elástica de la caja torácica, la cual se retrae, logrando así una presión positiva que supera a la de la atmósfera y determina la salida del aire de desde los pulmones, ese el momento que entendemos por espiración.

En condiciones normales el diafragma se debe relajar, en ese momento sube y vuelve a su posición inicial, es decir que la espiración es un procesos pasivo. Pero cuando la espiración es forzada, puede ser producto del ejercicio físico por ejemplo, se contrae el musculo recto del abdomen, haciendo de este modo que se impulsen las vísceras abdominales hacia arriba, lo que genera que disminuya mucho mas el volumen intratoracico, aumentando la cantidad de aire que se va a desplazar hacia la atmósfera.

Control de la ventilación pulmonar

La ventilación se controla de manera muy cautelosa para que sea posible que los niveles de  presión parcial de oxígeno y la presión parcial de dióxido de carbono en la sangre arterial se mantenga dentro de los limites mas allá de las demandas que varían la de captación de oxigeno y de la eliminación de dióxido de carbono. El controlador central encefálico, coordina información enviando impulsos a los músculos respiratorios efectores que causan la ventilación, por medio de una serie de sensores que reúnen cierta información.

En el control de la respiración, hay una serie de sensores que son protagonistas, estos son los quimiorreceptores, los mismos dan respuesta a los cambios en la composición química de la sangre o de cualquier otro líquido. Se dividen en dos, centrales y periféricos

  • Centrales, estos están cerca de la superficie ventral del bulbo raquídeo y están rodeados de un liquido extracelular del cerebro y actúan en relación a los cambios de hidrógeno en ese liquido. Con el nivel de dióxido de carbono en la sangra se regula la ventilación, primordialmente en el efecto de este sobre el pH del liquido cefalorraquídeo.
  • Quimiorreceptores periféricos, estos se encuentra en la bifurcación de las nuestras arterias carótidas primitivas dentro de los cuerpos carotideos y en los cuerpos aórticos por encima y por debajo del cayado aórtico. Los mismos responden al descenso de la presión parcial de oxigeno arterial y al aumento de a presión de dióxido de carbono, y también la concentración de hidrógeno. Estos quimiorreceptores son de cualquier tipo de aumento en la ventilación del ser humano dando respuesta la hipoxemia arterial.

Dentro de los pulmones también encontramos los llamados receptores sensoriales, estos actúan sobre el control de las vías aéreas, la secreción bronquial, la liberación de mediadores de las células cebadas o alguna otra célula inflamatoria, dicha información llega a censores superiores por medio de unas fibras sensoriales del nervio vago.

Poder controlar la ventilación pulmonar es gracias también a una interconexión de neuronas, que están en varios sectores del cerebro desde donde salen las órdenes que llegan a los diferentes músculos que intervienen en la ventilación, estas órdenes llegan por medio de los nervios. En un proceso normal sabemos que la respiración es involuntaria y tiene su origen en los impulsos que viene del tallo cerebral, pero sin embargo podemos tomar un determinado control dentro de los posibles limites, debido a que se pueden priorizar los estímulos de la corteza cerebral por sobre los del tallo cerebral.

En el bulbo raquídeo se ubican los principales centros respiratorios cerebrales, estos establecen de manera automática un patrón rítmico de la respiración. Podemos distinguir dos grupos con diferentes actividades cada uno, el primero es el grupo respiratorio dorsal, este puede provocar una modificación del ritmo básico, teniendo en cuenta las necesidades del organismo y grupo respiratorio ventral, el cual contiene neuronas que son activadas cuando el nivel de ventilación que se necesita es elevado. En la protuberancia encontramos dos núcleos de neuronas, centro neumotáxico y el centro apnéustico, estos dos también tienen influencia y profunda de la inspiración.

Nuestra corteza cerebral interviene en el control voluntario de la ventilación, es se debe a la posibilidad de poder realizar una hipoventilación o una hiperventilación voluntaria en periodos cortos de tiempo. El sistema límbico y el hipotálamo también pueden afectar en la respiración, por ejemplo una situación que produzca una alteración emocional.

Teniendo en cuenta los efectores de salida, debemos decir que los actuadores del aparato respiratorio se encuentran en el diafragma, los músculos intercostales, abdominales y en los músculos accesorios. En todo el proceso de control de la ventilación es muy importante que todos estos grupos musculares actúen y trabajen conjuntamente de manera coordinada, es muy común que en los prematuros o en neonatos, exista una incoordinación durante la actividad de estos músculos respiratorios, principalmente durante el sueño.

Intercambio gaseoso

Cuando los alvéolos pulmonares se llenan de aire luego del proceso de inspiración, el oxigeno que se adquirió debe difundirse hasta la sangre, por otra parte el dióxido de carbono sigue el camino contrario, es decir que va desde la sangre hasta los alvéolos. Esto ocurre mediante la motivación que se da por un entrecruzamiento al azar de las moléculas que van desde donde hay mayor concentración hasta donde la concentración es menor, este es un mecanismo de difusión simple. Ocurre esto porque las moléculas están en un continuo movimiento y se van desplazando en varias direcciones rebotando y chocando entre ellas reiteradamente. Debemos mencionar que existe una ley de la física la cual explica que cuando un gas esta en cerrado en una cámara y la concentración es diferente en ambos extremos, las partículas van a tender a desplazarse desde la zona de concentración más alta hacia la zona de concentración más baja, logrando finalmente un equilibro, esto conocido como difusión simple. En el sistema respiratorio en el alvéolo la difusión se produce muy rápido, se da entre los primeros 0,25 segundos de los 0,75 segundos del tiempo de circulación de la sangre por medio de los capilares pulmonares.

Transporte de oxigeno por la sangre

Cuando el oxigeno pasa a la sangre capilar en los alvéolos pulmonares, debe ser distribuido por todo el organismo para complacer a las células, ya que esta necesitan este elemento de modo prioritario. La presión parcial de oxigeno es más baja en la sangre capilar que en los alvéolos pulmonares por lo tanto se produce un proceso de difusión simple entre ambos medios. Por otro lado la presión parcial de oxigeno es mas alta en la sangre que en la célula de los tejidos, entonces cuando la sangre oxigenada llega a los tejidos de todo el cuerpo desprende parte de su oxigeno y se incorpora por difusión simple por medio de la membrana hacia al interior de la célula para lograr una respiración celular, la cual se da en la mitocondria.

La sangre tiene una capacidad muy baja para transportar oxigeno disuelto, debido a que el oxigeno es poco soluble en agua. Por lo tanto el organismo desarrollo la hemoglobina, una proteína que puede captar el oxigeno y transportarlo de manera muy eficaz. La existencia de la hemoglobina logra que el corazón no tenga que bombear 80 litros de sangre por minuto, algo que resultaría imposible. Entonces gracias a esta proteína el gasto cardiaco es de solo 5 litros de sangre por minuto, con esta cifra basta para poder mantener a todas las células del cuerpo en situación de reposo oxigenadas. Cada una de estas moléculas de hemoglobina puede transportar hasta cuatro moléculas de oxigeno, cada glóbulo rojo tiene alrededor de doscientos cincuenta millones de moléculas de hemoglobina, además en un ml de sangre hay más o menos 5 millones de glóbulos rojos.

¿Cómo nos adaptamos a la altura?

La presión atmosférica disminuye a medida que la altitud aumenta y por lo tanto la concentración de oxigeno en el aire también baja. Es entonces que en las grandes alturas podemos sufrir el fenómeno llamado hipoxia que tiene dos tipos de consecuencias, las primeras son inmediatas, es decir que puede producir taquicardia, un aumento del gasto cardíaco, puede ocurrir un aumento de la resistencia arterial pulmonar y una hiperventilación, si esta ultima sucede en exceso puede provocar una alcalosis metabólica. Y las otras consecuencias son las crónicas, entre ellas encontramos una compensación renal de la alcalosis respiratoria, aumento de la masa de los glóbulos rojos, la densidad de los capilares musculares aumentara al igual que el número de las mitocondrias y de las enzimas oxidativas.

Sistema respiratorio en la sangre

En la sangre encontramos dos elementos relacionados con el aparato respiratorio, uno es la presión parcial de oxigeno en la sangre arterial y el otro la presión parcial de dióxido de carbono en la sangre arterial.

La presión parcial de oxigeno dependiendo del sexo, la edad y el peso corporal de la persona, puede variar en sus valores normales dentro de determinados límites.  Esta variación oscila entre los 66 y 100 mmHg.

Ahora bien la presión parcial de dióxido de carbono en la sangre arterial en sus valores normales es de entre 35 y 45 mmHg. Si llega a superar los 45 mmHg, quiere decir que el organismo está reteniendo muchísimo dióxido de carbono en la sangre.

Seguramente te preguntaras como se obtienen estos valores, para poder saber estos parámetros se debe realizar una extracción de sangre de una arteria, que por lo general es la arteria radial, ya que la sangre proveniente de las venas para este caso no sirve, porque esta se usa habitualmente para obtener otros valores analíticos. Al comparar los parámetros que se obtuvieron de los análisis con los parámetros normales podemos detectar si hay algún determinado problema de salud que esté afectando al sistema respiratorio.

A nivel pulmonar debemos decir que en condiciones normales un individuo respira 15 veces por minuto, entrando 500 cc de aire a sus pulmones por cada inspiración.  Por lo tanto en la espiración sale el mismo volumen de aire que ha ingresado, entonces un minuto de ventilación pulmonar es igual a 15 x 500 = 7.5 litros, a esto se lo denomina volumen minuto. Ahora bien si el sujeto se encuentra realizando un esfuerzo físico, la profundidad de las respiraciones y la frecuencia de las mismas puede aumentar de manera considerada, llegando hasta los 200 litros por minuto, de este modo se estaría duplicando el valor de reposo por más de veinte veces.

¿Cuáles son las presiones del sistema respiratorio?

Dentro del sistema respiratorio debemos considerar cuatro presiones que nos ayudaran a comprender mejor el funcionamiento del mismo. Estas cuatro presiones, la cuales será detalladas a continuación, no son constantes, es decir que se van modificando a lo largo de todo el ciclo respiratorio.

Las cuatro presiones son:

  • La presión alveolar o intrapulmonar: esta es la presión de aire que se encuentra contenido en los alveolos.
  • Presión atmosférica: obviamente como su nombre lo indica corresponde a la presión del aire en la atmosfera.
  • Presión transpulmonar: la misma tiene que ver entre la diferencia establecida entre la presión alveolar y la presión pleural.
  • Presión pleural o intrapleural: el espacio situado entre la pleura visceral y la pleura parietal es a lo que denominamos cavidad pleural, entonces la presión pleural es la presión que existe en esta cavidad. Esta presión intrapleural es negativa, por lo tanto tenemos que decir que es menor a la presión atmosférica.

Leé más sobre el sistema respiratorio