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Sistema respiratorio

El sistema respiratorio está formado por el conjunto de órganos y tejidos que intervienen en la captación de oxígeno de la atmósfera y la liberación de dióxido de carbono generado durante la respiración aeróbica. Este intercambio de gases también se llama respiración o respiración externa.

¿Cómo funciona el sistema respiratorio?

Los órganos especializados para respirar suelen contener estructuras húmedas con grandes superficies para permitir la difusión de gases. También están adaptados para proteger al organismo de la invasión de patógenos a lo largo de esas superficies.

En los peces, este intercambio de gases se produce a través de branquias. Algunos invertebrados, como las cucarachas, tienen sistemas respiratorios simples hechos de túbulos interconectados que suministran oxígeno directamente a los tejidos. En los seres humanos y otros mamíferos, existe un sistema de órganos extenso y altamente vascularizado especializado para el intercambio de gases.

El sistema respiratorio comienza en la nariz, continúa hacia la faringe y la laringe, conduce a la tráquea que se ramifica para crear bronquios y finalmente baja por los bronquiolos hasta los pulmones. Este árbol respiratorio termina en estructuras hinchadas llamadas alvéolos que están formadas por una sola capa de células escamosas, rodeadas por una red de capilares. El intercambio de gases ocurre dentro de los alvéolos. Dado que la respiración externa en muchos vertebrados involucra los pulmones, también se llama ventilación pulmonar. Los cambios en el volumen y la presión en los pulmones son las principales fuerzas impulsoras de la respiración.

Función del sistema respiratorio

Función primaria

La función principal del sistema respiratorio es el intercambio de gases. Las células animales utilizan oxígeno y producen dióxido de carbono como subproducto. Los animales no solo necesitan una forma de llevar más oxígeno a las células, sino que también necesitan una forma de eliminar el dióxido de carbono. El sistema respiratorio proporciona esta funcionalidad. Los pulmones o las branquias de un animal eliminan el dióxido de carbono mientras suministran oxígeno a la sangreEste oxígeno se transporta a los tejidos. Los tejidos depositan sus desechos de dióxido de carbono, que luego se llevan de regreso a los pulmones para su liberación.

Creando Sonidos

Si bien la función principal del sistema respiratorio es el intercambio de gases, este extenso sistema de órganos también tiene otras funciones. En los seres humanos y otros mamíferos, el sistema respiratorio es integral creando sonidos como los que se utilizan para el habla. Las estructuras del tracto respiratorio superior, especialmente la laringe, están involucradas en la producción de sonido y pueden modular el tono, el volumen y la claridad. Hacer ruidos se llama fonación .

Sentidos olfativos

La nariz juega un papel importante en la respiración, pero los nervios olfativos y sus estructuras asociadas también participan en la detección del olfato. Tiene funciones que van desde la digestión (la fase cefálica de la digestión) hasta la caza, el reconocimiento y el apareamiento. La mayoría de los animales tienen algún tipo de sentido del olfato, generalmente en forma de nervios dentro del sistema respiratorio. Los tiburones, por ejemplo, pueden oler la sangre en el agua hasta varios kilómetros de distancia. Los depredadores terrestres, como los lobos, también usan sus sentidos olfativos para detectar presas.

Inmunidad

Las células del tracto respiratorio también protegen al cuerpo de la invasión de patógenos a través de los conductos nasales. Tienen un papel importante en el sistema inmunológico, ya que el tracto respiratorio es uno de los sistemas de órganos con interacción intensa y repetida con el medio ambiente (el otro es el sistema digestiv ). Las células epiteliales de las vías respiratorias pueden secretar anticuerpos, defensinas y diversas enzimas y péptidos, así como pequeñas moléculas oxidativas que dificultan la colonización patógena.

Además, algunas de estas células epiteliales también secretan moco para atrapar partículas de polvo más grandes. El sistema respiratorio alberga un tejido linfoide especializado que puede producir linfocitos como primera línea de defensa. La tos y los estornudos son otros mecanismos importantes que se utilizan para combatir las infecciones, al eliminar grandes cantidades de bacterias o virus atrapados en el moco.

Otras funciones

Las células del tracto respiratorio pueden ayudar a eliminar los coágulos en los vasos sanguíneos pulmonares. También activan las hormonas y eliminan o se agregan a las sustancias que circulan en la sangre. Pueden calentar y humedecer el aire entrante para proteger las delicadas células de las vías respiratorias internas.

Finalmente, las células epiteliales del pulmón también producen surfactante que facilita el proceso de inhalación y exhalación. De hecho, la producción adecuada de surfactante por las células pulmonares fetales es un prerrequisito importante para la viabilidad en los partos prematuros.

Partes del sistema respiratorio

En los seres humanos y la mayoría de los mamíferos, la anatomía del sistema respiratorio se divide en tres partes. El primero es la serie de tubos conductores que transportan aire desde la atmósfera hacia los pulmones. La segunda parte consta de los músculos de la respiración: el diafragma y los músculos intercostales de las costillas. Los pulmones forman la tercera parte.

Diagrama del sistema respiratorio
Diagrama del sistema respiratorio

Músculos del sistema respiratorio

El diafragma es un músculo en forma de cúpula que se curva hacia los pulmones. Cuando se contrae, se aplana y por tanto aumenta el volumen de la cavidad torácica. De manera similar, la contracción de los músculos intercostales externos mueve las costillas hacia arriba y hacia afuera. Este aumento de volumen conduce a una caída de la presión dentro de los pulmones, lo que permite que el aire fluya pasivamente hacia las vías respiratorias. El intercambio de gases ocurre en los alvéolos hasta que estos músculos se relajan, invirtiendo el proceso.

Pero el diafragma no está solo. Los músculos intercostales, como se ve en la imagen de abajo, proporcionan la expansión y contracción de la caja torácica, lo que promueve el movimiento del aire dentro y fuera de los pulmones.

Zoom de tórax
Zoom de tórax

Vías respiratorias del sistema respiratorio

Las vías respiratorias se pueden dividir en zonas conductoras y respiratorias. La zona de conducción comienza en la nariz y termina en los bronquiolos más pequeños, y estos conductos llevan aire hacia las cavidades internas de los pulmones. La zona respiratoria contiene los bronquiolos terminales y los alvéolos, los lugares donde se produce el intercambio de gases.

La nariz y la boca forman las principales aberturas externas y marcan el comienzo de la zona conductora de la vía aérea o tracto respiratorio. La cavidad nasal situada detrás de la nariz contiene pelo y filtra y humidifica el aire. La mayoría de los grandes contaminantes ambientales quedan atrapados en el moco secretado por las células de la nariz y la cavidad nasal. La boca es incapaz de reproducir todas las funciones de la cavidad nasal y actúa como una segunda abertura cuando la nariz está bloqueada o cuando hay una necesidad inmediata de grandes cantidades de aire.

Luego, el aire pasa a la faringe, que también participa en la deglución. La epiglotis impide el movimiento de los alimentos hacia el tracto respiratorio y la mala dirección del aire hacia el esófago. Cuando la epiglotis no funciona correctamente, pequeñas partículas pueden ingresar a la tráquea. Estos se eliminan al toser. Si la comida está alojada o atascada en las vías respiratorias, es posible que sea necesario extraerla rápidamente mediante compresiones abdominales, también conocida como maniobra de Heimlich.

La laringe sigue a la faringe y su función principal es la producción de sonido. El flujo de aire a través de esta región puede influir en el tono y el volumen. Luego, el aire ingresa a la tráquea, un tubo largo que está cubierto por una serie de anillos cartilaginosos, que ayudan a que esta estructura tubular conserve su forma durante la inhalación y la exhalación. La tráquea está revestida por epitelios columnar pseudoestratificados con células caliciformes que secretan mucinas y ayudan a formar moco.

Los pulmones

La tráquea se divide para formar dos bronquios primarios, llamados bronquios izquierdo y derecho. Cada uno de estos conduce hacia un pulmón y luego experimenta ramificaciones repetidas para producir bronquios secundarios, terciarios y bronquiolos, con diámetros sucesivamente más pequeños. Cuando los bronquiolos tienen menos de un milímetro de diámetro, se denominan bronquiolos terminales, cuya finalidad es terminar en alvéolos vascularizados. A medida que los bronquios comienzan a ramificarse, su estructura interna cambia. El cartílago es más común en las vías respiratorias más grandes y una sola capa epitelial es común en las partes más pequeñas de la zona conductora y la zona respiratoria. Los bronquios y los bronquiolos contienen músculos lisos que pueden contraerse en momentos de descanso o dilatarse durante el ejercicio.

Los pulmones están hechos de tejido esponjoso que contiene muchos tejidos vasculares y gran parte de las vías respiratorias que aparecen después de la tráquea. Una membrana pleural permite que estos órganos emparejados se expandan y contraigan con una fricción mínima. El pulmón izquierdo es más pequeño que el derecho debido a la ubicación del corazón en el lado izquierdo de la cavidad torácica.

Estructura del sistema respiratorio

Los órganos descritos anteriormente funcionan como una unidad funcional dentro del sistema respiratorio. El aire se aspira por la boca y la nariz. Desde aquí, desciende por la tráquea. La tráquea se divide en los bronquios de cada pulmón, donde se divide en varios tubos más pequeños que conducen a los alvéolos. Estos pequeños sacos dentro del pulmón son los lugares reales de intercambio de gases.

Los alvéolos entran en contacto directo con los capilares diminutos del sistema circulatorio y pueden pasar pequeñas moléculas de gas y algunos productos de desecho a través de las membranas celulares que los separan. Se agrega oxígeno a la sangre, mientras que el dióxido de carbono ingresa a los alvéolos. Cuando se libera el aliento, este dióxido de carbono se libera a la atmósfera. El oxígeno llegará a los tejidos a través del sistema circulatorio, donde liberará su oxígeno y recogerá más dióxido de carbono. Por tanto, el ciclo de la respiración se repite constantemente.

Enfermedades del sistema respiratorio

Las enfermedades del tracto respiratorio pueden surgir debido a la obstrucción de las vías respiratorias, la constricción de los pasajes o la pérdida de la extensa superficie de los alvéolos para el intercambio de gases. También puede haber dificultades con los capilares que rodean estos alvéolos, ya sea por coágulos o por una función cardíaca alterada. Estas enfermedades pueden ser enfermedades crónicas o infecciones temporales. También podrían ser simplemente cambios menores en el patrón de respiración, como se ve con el hipo.

Resfriado común

El resfriado común, llamado apropiadamente por su naturaleza ubicua, es causado por una gran cantidad de virus diferentes, siendo los rinovirus la causa más variada y común de esta dolencia. Por lo general, es una infección del tracto respiratorio superior, aunque ocasionalmente puede extenderse hacia los oídos o también hacia las estructuras respiratorias inferiores. La infección se transmite por contacto directo con la persona infectada, especialmente sus descargas nasales.

Esto es particularmente difícil de prevenir ya que una persona es contagiosa antes de que comience a mostrar síntomas. Los virus suelen establecer contacto con las células de la nariz, que luego producen un líquido transparente para atrapar estos microorganismos y expulsarlos del cuerpo. Esto es seguido por estornudos y tos, especialmente si el virus viaja más profundamente en las vías respiratorias. El esputo espeso, amarillo o verde que se tose es una señal de que estos microbios están siendo atacados por el sistema inmunológico del huésped. Los antibióticos son inútiles contra las infecciones virales y los síntomas suelen desaparecer después de una semana.

Tuberculosis

En el otro extremo del espectro de enfermedades infecciosas del tracto respiratorio se encuentra la tuberculosis o TB. Es una infección bacteriana causada por Mycobacterium tuberculosis y, hasta la llegada de poderosos antibióticos, a menudo podría conducir a la muerte después de una enfermedad dolorosa. La infección se propaga mediante la transmisión de bacterias vivas de la persona infectada, especialmente a través de descargas orales y nasales. Dado que la bacteria es resistente y puede existir en forma desecada durante muchos meses, la enfermedad puede alcanzar rápidamente proporciones epidémicas en regiones donde la densidad de población es alta o hay una estación fría prolongada en la que las personas permanecen en el interior e interactúan estrechamente entre sí. Muchos niños y adultos sanos pueden superar una infección sin síntomas obvios, donde solo un análisis de sangre puede confirmar que se ha producido una infección.

La enfermedad recibe su nombre de los nódulos duros que se forman dentro de los pulmones, llamados tubérculos. Estos tubérculos no solo pueden erosionar el tejido respiratorio, sino que también pueden atacar los vasos sanguíneos, lo que hace que el paciente tosa sangre. Este es un síntoma dramático que indica una etapa avanzada de la enfermedad. La llegada del VIH y el SIDA llevó a la tuberculosis a un primer plano, y los tubérculos originales de una infección resuelta se descompusieron y liberaron bacterias en el torrente sanguíneo. Los individuos inmunodeprimidos, ya sean bebés, ancianos o aquellos con enfermedades autoinmunes, se vuelven susceptibles a la recurrencia de esta dolencia. El tratamiento generalmente involucra múltiples antibióticos durante un período prolongado. Los cuidadores deben estar vacunados.

Cáncer de pulmón

El cáncer de pulmón es el desarrollo de un tumor maligno en los pulmones, asociado con el crecimiento celular descontrolado dentro de los tejidos y la metástasis de estas células a otros órganos del cuerpo. Fumar, especialmente cuando se comienza a una edad más temprana, es el factor de riesgo más alto para desarrollar cáncer de pulmón.El tabaquismo pasivo suele ser igualmente peligroso. En la historia reciente, el rey Jorge VI murió de complicaciones relacionadas con el cáncer de pulmón, provocadas por años de tabaquismo intenso.

 Aunque el tabaquismo representa más del 80% de los casos de cáncer de pulmón, cualquier sustancia química que irrite repetidamente los delicados revestimientos internos del pulmón puede provocar la formación de un tumor. Estos incluyen asbesto, cromo, níquel, gas radón, polvo de uranio, polvo de carbón. El órgano más común de metástasis del cáncer de pulmón es el hueso. Por lo tanto, las etapas avanzadas de la enfermedad también implican dolor en los huesos.

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