lunes, 27 de junio de 2016

15 SISTEMA RESPIRATORIO HUMANO


En el capítulo anterior analizamos algunas generalidades del árbol respiratorio, ahora realizaremos un análisis más profundo de la anatomía y fisiología del pulmón de los mamíferos, tomando a una especie de primates homínidos como organismo tipo, el pulmón del ser humano.

El sistema respiratorio de los animales con pulmones, especialmente el de los mamíferos consiste en pulmones y una serie de tubos a través de los cuales el aire pasa en su viaje desde la cavidad nasal hasta los pulmones y de regreso.

Como todos los órganos respiratorios, y de hecho, cualquier tejido que se encargue del paso de sustancias a través de una membrana, los pulmones poseen una gran área de superficie, que maximiza el paso de sustancias a través de sus epitelios.

Referencias bibliográficas generales: (Brusca et al., 2003; Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013; Sadler, 2012)

15.1 Árbol respiratorio

15.1.1 Cavidad nasal y moco

El aire aspirado ingresa al cuerpo a través de las fosas nasales y fluye por la cavidad nasal. En la nariz el aire es filtrado, mezclado con mucosidad y calentado a la temperatura del cuerpo. Las cavidades nasales contienen células epiteliales especializadas que producen mucosa, son ciliadas y poseen una gran cantidad de vasos sanguíneos.

Las partículas del polvo son atrapadas dentro de los cilios de la mucosa a niveles tan pequeños, que incluso la mayoría de las bacterias son atrapadas allí, y encerradas en una corriente de moco y empujadas hacia la garganta por los cilios, de allí siguen la ruta del sistema digestivo donde serán eliminadas por el ácido del estómago en la mayoría de los casos.

Una persona normal puede llegar a “comer” 500 mililitros de moco nasal en un día sin tener gripa, y mucho más durante una reacción alérgica. La parte trasera de la cavidad nasal de une con la cavidad bucal en la faringe. Ya sea que el aire ingrese por la cavidad nasal o con la cavidad bucal el aire ingresará a la faringe, al igual que alimento. De allí, la faringe se divide en dos rutas, una conllevará al esófago y la otra a la laringe.

Referencias bibliográficas generales: (Brusca et al., 2003; Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013; Sadler, 2012)

15.1.2 Laringe y faringe

En la laringe se encuentran las cuerdas bucales también conocida como caja bucal. En la misma posición, un colgajo de carne llamado epiglotis se cierra automáticamente cuando algo sólido o líquido ingresan a la faringe, previniendo que la laringe se obstruya con aire o con alimento solido generando asfixia.

Si el reflejo de la epiglotis falla, el alimento que toca la cavidad de la laringe genera una reacción refleja de tos, que intentará evitar el peligro de la asfixia mecánica. Sin embargo, a pesar de estos mecanismos, el bloqueo de la laringe en ocasiones ocurre y puede ser muy peligroso.

De la laringe, el aire pasa a la tráquea, un tubo de piel con anillos de cartílago. En cierta sección, la tráquea se divide en dos tubos, y desde este punto los llamamos bronquios. Los bronquios ingresan a los pulmones donde siguen subsecuentes subdivisiones llamadas bronquiolos, los cuales se hacen cada vez más y más pequeños hasta que las puntas son diminutas llamadas alveolos.

Referencias bibliográficas generales: (Brusca et al., 2003; Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013; Sadler, 2012)

15.1.3 Tráquea

Tanto el tejido de la pared de la tráquea como de los bronquios esta tapizada con un epitelio ciliado. Estas células atrapan partículas de polvo, este epitelio también produce moco, pero en esta ocasión, los cilios se baten de forma tal que el flujo de moco asciende por el tracto respiratorio hasta la faringe, punto dónde siguen hacia el esófago y el estómago.

Referencias bibliográficas generales: (Brusca et al., 2003; Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013; Sadler, 2012)

15.2 Pulmones

Los pulmones son grandes bolsas de  tejido esponjoso que ocupan la mayor parte de la cavidad torácica. Sin embargo, aunque es una pareja de órganos su estructura no es especular, es decir, no poseen la misma forma.

El pulmón derecho se encuentra dividido en tres lóbulos, y el izquierdo en dos lóbulos “porque el espacio para lo que sería el tercero es ocupado por el corazón”.

Cada pulmón está cubierto por una membrana extra denominada membrana pleural, el cual forma un saco continuo que encierra al pulmón y se convierte en el límite de la cavidad torácica.

El espacio entre las membranas pulmonares y pleurales se denomina cavidad pleural. Debido a que los pulmones siempre se encuentran en movimiento, una fina capa de fluido viscoso se encuentra en la cavidad pleural, evitando que el rozamiento entre las dos membranas irrite sus respectivos epitelios.

Referencias bibliográficas generales: (Brusca et al., 2003; Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013; Sadler, 2012)

15.3 Mecanismo ventilatorio

El aire se mueve desde la atmósfera hasta los pulmones en respuesta a los cambios de volumen y presión. Básicamente aquí es donde se aplican las leyes de los gases ideales.

Cuando los pulmones están llenos de gases de desecho disminuyen su volumen por medio de la presión por medio de los músculos intercostales y del diafragma. Según las leyes de los gases, al disminuir el volumen, la presión aumento. El árbol respiratorio permite que estos gases sean expulsados parcialmente. Posteriormente el volumen pulmonar aumenta, lo cual sumado al hecho de que se acaba de expulsar parte de su contenido crea un estado de muy baja presión, el cual crea un vacío de fuerza. 

Todos los fluidos poseen una fuerza llamada empuje, el empuje asegura que el fluido, ya se gas o agua presione con la misma fuerza en todas direcciones, y si encuentra un lugar donde hay baja resistencia debido a un vacío, el fluido fluirá llenando la cavidad hasta que la presión se iguala. 

En ese sentido los pulmones expandidos poseen una baja presión que genera poca resistencia a la entrada de gases atmosféricos, los cuales fluyen ingresando por el árbol respiratorio hasta los pulmones. La velocidad de flujo es alta debido a que su fuerza se genera por las capas de aire de la atmósfera del planeta, pero evidentemente, a medida que ascendemos la presión atmosférica disminuye y en consecuencia la velocidad con la que los pulmones se llenan de aire disminuye. Esta es una de las razones por la cual los escaladores deben hacer más esfuerzo para moverse.

Referencias bibliográficas generales: (Brusca et al., 2003; Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013; Sadler, 2012)


15.4 Contenido pulmonar

Los pulmones en realidad no están huecos, se encuentran llenos de un tejido esponjoso dentro del cual se ubican una serie de tubos aéreos o bronquiolos, debido a esto, los pulmones tienen una gran área de superficie interna.


15.4.1 Bronquios y bronquiolos

Como habíamos dicho anteriormente, los bronquios que ingresan en los pulmones se subdividen como si fueran una raíz formando los bronquiolos los cuales se siguen ramificando más y más, hasta que sus epitelios adquieren el grosor de un capilar en sus puntas. Un solo bronquio al subdividirse, da lugar a más de 1 millón de bronquiolos en cada pulmón.

En el pulmón de la derecha (izquierda desde el punto de vista del lector" se encuentran representados los bronquiolos únicamente, mientras que en el pulmón izquierdo (a la derecha según el punto de vista del lector) se encuentran representados a parte de los bronquiolos, los vasos sanguíneos. 

Ambos sistemas de tubos se encuentran ramificados y enredados, de modo tal que sus extensiones mas delgadas estén en contacto íntimo, y así se dé el intercambio de gases.

Cada bronquiolo en su punta da forma a una especie de sacos aéreos completamente ciegos denominados alveolos. Cada pulmón humano contiene más de 300 millones de alveolos, los cuales proveen el área de intercambio de gases que equivale al área de un campo de tenis.

Referencias bibliográficas generales: (Brusca et al., 2003; Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013; Sadler, 2012)

15.4.2 Alveolos

Los alvéolos son las puntas ensanchadas de los bronquiolos más pequeños. Estas puntas tienen forma de bolsa o de pera, y se encuentran rodeadas por vasos sanguíneos de tipo capilar. El contacto íntimo entre las delgadas membranas de ambas estructuras permite el intercambio de gases a través de membrana por transporte pasivo.

Cada alveolo está enmarcado por una capa de células epiteliales extremadamente pequeñas “equivalente a un capilar”, y a su vez, cada alveolo se encuentra asociado a varios vasos sanguíneos de tipo capilar. El contacto entre ambos epitelios extremadamente delgados otorga la posibilidad para que los gases fluyan entre el alveolo y el sistema circulatorio con una eficiencia muy buena.

Referencias bibliográficas generales: (Brusca et al., 2003; Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013; Sadler, 2012)

15.5 Secreciones pulmonares

Los pulmones producen dos secreciones que no afectan de manera directa el intercambio de gases pero que afectan el proceso de ventilación, el moco y el surfactante. Ya habíamos hablado del moco y de su función protectora, manteniendo limpios los ductos que dan a los alveolos.

El surfactante es una sustancia que reduce la tensión superficial de un líquido. La tensión superficial  le da a la superficie de un líquido propiedades similares a las de una membrana elástica impermeable y relativamente sólida, es por esta razón que algunos insectos pequeños pueden caminar sobre el agua. La tensión superficial aparece debido a los puentes de hidrogeno característicos del agua líquida.

Si el líquido en el interior de los pulmones tuviera su tensión superficial normal, la elasticidad que generarían iría en contra de la fuerza requerida para inflarlos, haciendo del proceso de respiración pulmonar una operación difícil y costosa energéticamente hablando.

En ese punto ingresa el surfactante pulmonar, el cual es una sustancia grasa que funciona como un detergente (de hecho los detergentes son un tipo de surfactante)  que rompe la tensión superficial, disminuyendo la fuerza que hacen los líquidos en contra de la expansión de los pulmones, y por lo tanto haciendo que se requiera menos energía al respirar.

El surfactante es producido por las células de los alveolos. Cuando un bebé nace de manera prematura, estas células aún están muy jóvenes y son incapaces de producir el surfactante, lo que conlleva a una condición patológica conocida como síndrome de estrés respiratorio, el cual provoca agotamiento de los músculos al expandir los pulmones, con el tiempo, el bebé puede morir debido al agotamiento muscular, lo que en ultimas lleva a una falla respiratoria.

Los tratamientos comunes para tratar este estado generalmente se basan en colocar al infante en una cámara con una presión parcial de oxigeno más alta, y por lo tanto, un lugar donde los músculos no tienen que hacer tanto esfuerzo para realizar la ventilación.  También se ha investigado en la administración de hormonas que aceleran el desarrollo de las células alveolares para producir surfactante o mediante la aplicación directa del surfactante en modo de aerosol.

Referencias bibliográficas generales: (Brusca et al., 2003; Goodenough & McGuire, 2012; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013; Sadler, 2012)

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