Fisiología: Tema 19. Anatomía funcional del aparato respiratorio

Generalidades:
La respiración incluye dos procesos, la respiración externa y la respiración interna. La respiración externa consiste en la absorción de oxígeno y la remoción del CO2 del organismo. Por otro lado la respiración interna consiste en el intercambio gaseoso entre la célula y su medio que normalmente es el líquido intersticial. El término respiración también se utiliza de manera correcta para designar el hecho mecánico de respirar, para el transporte de CO2 y O2 por la sangre y para designar las funciones del CO2 y O2 a nivel celular.

En reposo el hombre normal respira (ventila) entre 12 y 15 veces por minuto. Esto representa que entre 6 y 8 litros/minuto son inspirados y expirados. El aire que entra en los pulmones renueva el contenido de gases de los alveolos y por lo tanto el contenido de gases de la sangre al mismo tiempo que eliminamos el CO2 y otros gases que se producen en las reacciones metabólicas. El aire inspirado se mezcla con el gas alveolar y el O2 penetra en la sangre de los capilares alveolares por difusión mientras que el CO2 pasa a los alveolos para ser parcialmente eliminado.
            Cuando inspiramos no inspiramos un gas puro, sino una mezcla gaseosa. La presión de la mezcla viene dada por la suma de las presiones parciales de los gases que hay en ella. Además la presión parcial de un gas en una mezcla gaseosa es igual a la presión total por la fracción de ese gas en la mezcla.

             Ejemplo:
             Presión del aire a nivel del mar: 760mmHg
                                                            PPO = 760 x 0.20
                              Presión parcial del O2: 20%

Pero el aire que respiramos no es totalmente seco, sino que hay vapores de agua. Por lo tanto las presiones parciales calculadas teóricamente son un poco mayores que las presiones parciales reales.

   La cantidad de aire que nosotros respiramos se puede medir con un aparato que es el espirómetro, mide la expansión del tórax y calcula su volumen. Hay otros métodos como el de infrarrojos que pueden medir no solo la cantidad sino también la proporción de cada gas.
   El aparato respiratorio desde el punto de vista fisiológico lo dividimos en dos porciones: conductora y respiratoria. La conductora está constituida por la cavidad nasal, los senos paranasales, la boca, la nasofaringe, la faringe, la laringe, la tráquea, los bronquios primarios, los secundarios (derecho e izquierdo), los bronquiolos y los bronquiolos terminales.
     La porción respiratoria está formada por los bronquiolos respiratorios, los conductos y sacos alveolares y los alveolos.
     Además de estas partes existen varios músculos esqueléticos que participan en la inspiración y la espiración.

Mecánica respiratoria o ventilación pulmonar:

Mediante la respiración se renueva el aire que está en los alveolos. Esta renovación se realiza mediante dos movimientos alternos: la inspiración y la espiración. A diferencia del corazón los pulmones se pueden considerar como una bomba de aire subatmosférica que funciona por el ensanchamiento activo del tórax durante la inspiración y por el contrario la espiración es un proceso pasivo.

En estos movimientos participan una serie de estructuras: el diafragma que mediante su contracción y dilatación ensancha o acorta la caja torácica y como consecuencia van a existir unas variaciones de la presión intratorácica. Esto hace que el aire entre o salga de nuestros pulmones.

    Por otro lado la elevación y depresión de las costillas aumenta o disminuye el diámetro anteroposterior del tórax y produce los correspondientes cambios de presión. Finalmente tenemos los músculos torácicos de la inspiración y de la espiración que son capaces de realizar contracciones fuertes incluso activamente en la espiración cuando se necesita usar un volumen grande de aire.
    Ahora bien, en la respiración reposada solo participan normalmente el diafragma. Además también tenemos que saber que los músculos que elevan la caja torácica son los músculos inspiratorios mientras que los músculos que la comprimen son los llamados músculos espiratorios.
    Además la respiración se produce porque entre los pulmones y la caja torácica normalmente solo existe una delgada capa de líquido y además las dos estructuras son elásticas. Debido a esto los pulmones se deslizan fácilmente sobre la caja torácica. Pero como hay líquido también hay una gran tensión superficial y por lo tanto se resisten a ser alejados de la caja torácica.
    La inspiración es un proceso activo que consiste en el llenado de aire de los pulmones. Es un movimiento en el cual los músculos intercostales externos se acortan y por lo tanto la distancia entre las costillas se hace menor, lo que provoca la elevación de las costillas inferiores (flotantes) y la caja torácica se levanta. El diámetro anteroposterior aumenta. Al mismo tiempo el diafragma se contrae y tira del borde inferior del esternón hacia abajo. Como consecuencia los pulmones se alargan, aumenta su volumen y disminuye la presión, al ser la presión menor en el interior que en el exterior el aire entra.
    Por el contrario la espiración es un movimiento pasivo. Por lo tanto los músculos se relajan, las costillas descienden, disminuye el diámetro anteroposterior y al mismo tiempo el diafragma se relaja y al relajarse se eleva al interior de la caja torácica. Los pulmones se acortan, por consiguiente disminuye el volumen y aumenta la presión. Al ser mayor la presión interna que la externa el aire sale. Es volver a la posición de relajación total.

Volúmenes y capacidades pulmonares:

    Volumen circulado: la cantidad de aire que penetra en los pulmones con cada inspiración o la cantidad de aire que sale de los pulmones con cada espiración se llama volumen circulante normal o corriente de respiración y este volumen está entre 400 y 500 ml Pero nosotros podemos modificar este volumen y así el volumen de aire inspirado en un esfuerzo inspiratorio máximo se llama volumen inspiratorio de reserva y está alrededor de los 3000ml.
    Por otro lado, el volumen espirado en un esfuerzo espiratorio activo, después de la espiración pasiva se llama volumen espiratorio de reserva y está alrededor de 1000ml, pero siempre hay aire en los pulmones que no movemos. El volumen de aire que queda en los pulmones después de un esfuerzo espiratorio máximo se llama volumen residual (es el mismo volumen pero no el mismo aire) y es aproximadamente de 1200ml.
    En muchos casos es necesario considerar dos o más volúmenes juntos, entonces tenemos las capacidades:

Capacidad funcional residual: es la suma del volumen residual más el volumen espiratorio de reserva, por lo tanto es el volumen de aire que queda en los pulmones a nivel espiratorio después de una respiración normal.
Capacidad inspiratoria: es la suma del volumen circulante más el volumen inspiratorio de reserva, por lo tanto es la cantidad de aire que un individuo puede inspirar cuando empieza en una inspiración normal más una inalación máxima.
Capacidad vital: es el volumen inspiratorio de reserva más el volumen normal más el volumen espiratorio de reserva. Es lo que podemos movilizar. Es la mayor cantidad de aire que puede ser espirado pero después de un esfuerzo inspiratorio máximo. Esta capacidad vital podemos medirla fraccionada y hablamos de capacidad vital cronometrada. Esta capacidad vital cronometrada está muy modificada en muchos enfermos, por ejemplo en el asma.
Capacidad total pulmonar: es la suma de todos los volúmenes y está alrededor de 6000ml.