El sistema respiratorio es el conjunto de 贸rganos que nos permite respirar gracias al intercambio gaseoso, es decir, tomar el ox铆geno que necesitamos para vivir y soltar el di贸xido de carbono que nos sobra.
El ox铆geno y el di贸xido de carbono son dos gases que est谩n en el aire que nos rodea y en la sangre que circula por nuestro cuerpo. El sistema respiratorio se encarga de que estos gases pasen del aire a la sangre y viceversa, mediante un proceso llamado intercambio gaseoso.
驴Qu茅 es la Ventilaci贸n del sistema respiratorio?
La ventilaci贸n es el movimiento de aire entre el exterior y los alv茅olos, que se produce por la diferencia de presi贸n entre ambos. Se mide por el volumen de aire que entra y sale de los pulmones por unidad de tiempo. Esta se divide en dos tipos: la ventilaci贸n pulmonar y la ventilaci贸n alveolar.
La ventilaci贸n pulmonar
Es el volumen de aire que entra (inspiraci贸n) y sale (espiraci贸n) de los pulmones por minuto. Se calcula multiplicando el volumen corriente por la frecuencia respiratoria.
El volumen corriente es el volumen de aire que entra y sale de los pulmones en cada respiraci贸n. La frecuencia respiratoria es el n煤mero de respiraciones por minuto. Lo normal es poseer unos 6 litros por minuto.
驴Qu茅 es la ventilaci贸n alveolar del sistema respiratorio?
La ventilaci贸n alveolar es el volumen de aire que entra y sale de los alv茅olos por minuto, esta se calcula multiplicando el volumen alveolar por la frecuencia respiratoria.
El volumen alveolar es el volumen de aire que entra y sale de los alv茅olos en cada respiraci贸n, este se obtiene restando el espacio muerto al volumen corriente.
El espacio muerto es el volumen de aire que queda en las v铆as respiratorias y que no participa en el intercambio gaseoso.
Respiraci贸n interna y la ley de los gases.
La respiraci贸n interna es el intercambio de gases entre la sangre y las c茅lulas, que se produce en los capilares de los tejidos. Se produce por la diferencia de presi贸n parcial de los gases entre la sangre y las c茅lulas.
La presi贸n parcial de un gas es la presi贸n que ejerce ese gas en una mezcla de gases, como el aire o la sangre. El ox铆geno pasa de la sangre a las c茅lulas, y el di贸xido de carbono pasa de las c茅lulas a la sangre.
Ley de los gases
La ley de los gases es el conjunto de principios que describen el comportamiento de los gases en relaci贸n con la presi贸n, el volumen y la temperatura. Esta se aplica al sistema respiratorio, ya que el aire que respiramos es una mezcla de gases, principalmente nitr贸geno, ox铆geno, di贸xido de carbono y vapor de agua. La ley de los gases nos permite entender c贸mo se produce el intercambio gaseoso entre el aire y la sangre, y c贸mo se regula la ventilaci贸n pulmonar.
Ley de Dalton
Esta ley propone que la presi贸n total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de cada gas. La presi贸n parcial de un gas es la presi贸n que ejerce ese gas en una mezcla de gases, como el aire o la sangre.
La presi贸n parcial de un gas depende de la concentraci贸n de ese gas en la mezcla, es decir, de la cantidad de mol茅culas de ese gas que hay en un espacio determinado.
La ley de Dalton se aplica al intercambio gaseoso, ya que el ox铆geno y el di贸xido de carbono se difunden desde donde hay m谩s presi贸n parcial a donde hay menos presi贸n parcial.
Ley de Boyle
La ley de Boyle dice que la presi贸n y el volumen de un gas son inversamente proporcionales, si la temperatura se mantiene constante. Esto significa que cuando el volumen de un gas aumenta, la presi贸n disminuye, y cuando el volumen de un gas disminuye, la presi贸n aumenta.
La ley de Boyle se aplica a la ventilaci贸n pulmonar, ya que el movimiento del diafragma y de los m煤sculos intercostales cambia el volumen de la cavidad tor谩cica, lo que cambia la presi贸n intrator谩cica, lo que hace que el aire entre o salga de los pulmones.
Membrana respiratoria
Es la barrera que separa el aire alveolar de la sangre capilar, y por donde se produce el intercambio gaseoso. La membrana respiratoria est谩 formada por cuatro capas:
- El surfactante, que es una capa de l铆quido que cubre los alv茅olos y que reduce la tensi贸n superficial y evita que se colapsen.
- El neumocito tipo I, que es una c茅lula muy fina que forma la pared de los alv茅olos y que permite el paso de los gases.
- La membrana basal, que es una capa de tejido conectivo que une el neumocito tipo I con el endotelio capilar.
- El endotelio capilar, que es una capa de c茅lulas que forma la pared de los capilares sangu铆neos y que permite el paso de los gases.
驴Qu茅 es la espirometr铆a?
La espirometr铆a es una prueba que mide el flujo y el volumen de aire que entra y sale de los pulmones, y que se usa para diagnosticar y monitorear enfermedades respiratorias. Consta de las siguientes partes:
- Un espir贸metro, que es el aparato que registra el flujo y el volumen de aire que respiras a trav茅s de un tubo conectado a una boquilla.
- Una mascarilla o una pinza nasal, que se usan para evitar que el aire salga por la nariz y asegurar que solo se mida el aire que pasa por la boca.
- Un ordenador o una impresora, que se usan para procesar y mostrar los datos obtenidos por el espir贸metro.
La espirometr铆a se realiza siguiendo unas instrucciones espec铆ficas, que consisten en respirar normalmente, inhalar profundamente, contener la respiraci贸n y exhalar con fuerza y rapidez por la boquilla. Se repite este proceso varias veces para obtener resultados consistentes y precisos.
Comentario de par谩metros del volumen de la espirometr铆a
Para tener claro el anterior diagrama me gustar铆a dejar claro todos y cada uno de los par谩metros, comentando, a su vez, los par谩metros normales en una persona sana:
- Volumen inspiratorio de reserva: Es el volumen adicional de aire que se puede inspirar por encima del volumen corriente, es decir, cuando la persona inspira al m谩ximo. Aproximadamente 3.000 ml en el hombre adulto medio.
- Volumen espiratorio: Es el volumen de aire que se espira en cada respiraci贸n normal. Tambi茅n se llama volumen corriente. Aproximadamente 500 ml en el hombre adulto medio.
- Volumen residual: Es el volumen de aire que queda en los pulmones despu茅s de una espiraci贸n forzada. Aproximadamente 1.200 ml en el hombre adulto medio.
- Capacidad vital: Es el volumen m谩ximo de aire que puede ser descargado de los pulmones despu茅s de la m谩xima inspiraci贸n. Es igual al volumen de reserva inspiratoria m谩s el volumen corriente m谩s el volumen de reserva espiratoria. Aproximadamente 4.600 ml en el hombre adulto medio.
- Capacidad inspiratoria: Es la cantidad de aire que una persona puede inspirar, al terminar una espiraci贸n normal y distendiendo los pulmones hasta la m谩xima cantidad. Es igual al volumen corriente m谩s el volumen de reserva inspiratoria. Aproximadamente 3.500 ml en el hombre adulto medio.
- Capacidad residual funcional: Es la cantidad de aire que queda en los pulmones al final de una espiraci贸n normal. Es igual al volumen de reserva espiratoria m谩s el volumen residual. Aproximadamente 2.300 ml en el hombre adulto medio.
- Capacidad pulmonar total: Es el volumen m谩ximo al que se pueden expandir los pulmones con el m谩ximo esfuerzo posible. Es igual a la capacidad vital m谩s el volumen residual. Aproximadamente 5.800 ml en el hombre adulto medio.
- Volumen tidal: Es el volumen de aire que se inspira o se espira en cada respiraci贸n normal.
Posibles patolog铆as en referencia con los valores est谩ndares establecidos
Las modificaciones en la zona donde se encuentran los alv茅olos, en el grosor de la capa que separa el aire de la sangre y en la distancia que tiene que recorrer el ox铆geno para pasar de un lado a otro son aspectos que pueden influir en la calidad del cambio de gases y en la cantidad de ox铆geno que hay en la sangre, estas patolog铆as pueden ser: obstructivas, restrictivas y mixtas.
- Enfisema pulmonar: Enfisema pulmonar: Es una enfermedad obstructiva que se caracteriza por la destrucci贸n de los alv茅olos y la p茅rdida de elasticidad pulmonar. Esto provoca una dificultad para expulsar el aire de los pulmones y un aumento del volumen residual. Los s铆ntomas m谩s comunes son la disnea, la tos y el cansancio. La causa m谩s frecuente es el tabaquismo cr贸nico.
- Enfermedad fibr贸tica: Es una enfermedad restrictiva que se caracteriza por la formaci贸n de tejido cicatricial (fibrosis) en el par茅nquima pulmonar. Esto provoca una disminuci贸n de la capacidad pulmonar y una alteraci贸n del intercambio gaseoso. Los s铆ntomas m谩s usuales son la disnea, la tos seca y la p茅rdida de peso. La causa puede ser desconocida (fibrosis pulmonar idiop谩tica) o estar relacionada con factores ambientales, infecciosos, autoinmunes o gen茅ticos.
- Edema: Es una enfermedad mixta que se caracteriza por la acumulaci贸n de l铆quido en el espacio intersticial y alveolar de los pulmones. Esto provoca una dificultad para respirar y una disminuci贸n de la oxigenaci贸n de la sangre. Los s铆ntomas m谩s habituales son la disnea, los estertores y la cianosis. La causa m谩s frecuente es la insuficiencia card铆aca izquierda, aunque tambi茅n puede deberse a otras alteraciones como la insuficiencia renal, la hipoproteinemia o la lesi贸n pulmonar aguda.
- Asma: Es una enfermedad obstructiva que se caracteriza por la inflamaci贸n cr贸nica de las v铆as a茅reas y la hiperreactividad bronquial. Esto provoca episodios recurrentes de broncoespasmo, aumento de la producci贸n de moco y obstrucci贸n del flujo de aire. Los s铆ntomas m谩s comunes son la disnea, la sibilancia, la tos y la opresi贸n tor谩cica. La causa puede ser al茅rgica o no al茅rgica, y se asocia con factores gen茅ticos, ambientales e inmunol贸gicos
Condiciones para que el intercambio gaseoso se pueda cumplir
Para que el intercambio gaseoso se pueda producir, el sistema respiratorio tiene que cumplir con varias condiciones:
- La primera es que tiene que haber una superficie grande, delgada y h煤meda, donde los gases puedan difundirse, es decir, moverse desde donde hay m谩s a donde hay menos. Esta superficie son los alv茅olos, que son unos sacos muy peque帽os que hay al final de los pulmones, donde el aire y la sangre est谩n muy cerca. Los alv茅olos tienen una superficie total de unos 70 metros cuadrados, que es como una cancha de baloncesto, y est谩n cubiertos por una capa de l铆quido.
- La segunda condici贸n es que tiene que haber una bomba que mueva el aire desde el exterior hasta los alv茅olos, y que lo saque de nuevo al exterior. Esta bomba es el sistema muscular respiratorio, que est谩 formado por los m煤sculos que intervienen en la respiraci贸n. El principal es el diafragma, que es un m煤sculo que separa el t贸rax del abdomen, y que se contrae y se relaja para cambiar el volumen y la presi贸n de la cavidad tor谩cica. Cuando el diafragma se contrae, el t贸rax se expande y el aire entra a los pulmones. Cuando el diafragma se relaja, el t贸rax se reduce y el aire sale de los pulmones. Otros m煤sculos que ayudan a la respiraci贸n son los intercostales, que est谩n entre las costillas, y los abdominales, que est谩n en el abdomen.
- La tercera condici贸n es que tiene que haber un sistema circulatorio que transporte los gases desde los alv茅olos hasta las c茅lulas y viceversa. Este sistema es el sistema cardiovascular, que est谩 formado por el coraz贸n y los vasos sangu铆neos. El coraz贸n es el 贸rgano que bombea la sangre por todo el cuerpo, y los vasos sangu铆neos son los conductos por donde circula la sangre. Los vasos sangu铆neos que llegan a los alv茅olos son los capilares, que son los m谩s finos y numerosos. Los capilares forman una red alrededor de los alv茅olos, donde se produce el intercambio gaseoso.
驴C贸mo funciona el sistema respiratorio en equipo con el sistema circulatorio?
Para concluir cabe destacar que el aparato respiratorio y el circulatorio trabajan en conjunci贸n y en todo momento, ya que ambos son necesarios para el intercambio de gases entre el organismo y el medio ambiente:
- El aparato respiratorio se encarga de tomar el ox铆geno del aire y soltar el di贸xido de carbono que nos sobra.
- El aparato circulatorio se encarga de transportar el oxigeno desde los alveolos hasta las c茅lulas y retornar la sangre desoxigenada con di贸xido de carbono para su posterior oxigenaci贸n.
驴En qu茅 momento se produce el intercambio gaseoso del sistema respiratorio y el circulatorio?
Se produce el intercambio de gases es en los alv茅olos, que son unos sacos muy peque帽os que hay al final de los bronquiolos, donde el aire y la sangre a trav茅s de la membrana respiratoria, difunden los gases para el equilibrio homeost谩tico.
- Los alv茅olos est谩n rodeados por una red de capilares sangu铆neos, que son los vasos m谩s finos y m谩s numerosos del aparato circulatorio.
- Los capilares sangu铆neos llevan la sangre desde el coraz贸n hasta los alv茅olos, y desde los alv茅olos hasta el coraz贸n, mediante dos circuitos: el circuito pulmonar y el circuito sist茅mico.
El intercambio de gases es el proceso por el cual el ox铆geno (O2) pasa del aire alveolar a la sangre capilar, y el di贸xido de carbono (CO2) hace el camino inverso.
Este proceso se basa en la diferencia de presiones parciales de los gases entre los dos medios, que genera un gradiente de difusi贸n. El intercambio de gases est谩 condicionado por varios factores que influyen en la eficacia de la difusi贸n, como la superficie alveolar, el espesor de la barrera de difusi贸n, la distancia entre los alv茅olos y los capilares, la ventilaci贸n y la perfusi贸n.
El intercambio de gases tiene una gran importancia para la homeostasis del organismo, ya que permite el aporte de O2 a los tejidos y la eliminaci贸n de CO2, que es el principal determinante de la acidez de la sangre. Este puede verse alterado por diversas patolog铆as que afectan a la estructura o la funci贸n de los pulmones, como el enfisema, la fibrosis, el edema o el asma, que provocan una disminuci贸n de la oxigenaci贸n de la sangre y una alteraci贸n del equilibrio 谩cido-base.
Como podemos ver, si entendemos el funcionamiento del sistema circulatorio, y las partes del sistema respiratorio. El entendimiento del intercambio de gases es muy sencillo de comprender, solo debemos tener en cuenta los factores como presi贸n de los gases y las bombas que participan en la contracci贸n y relajaci贸n pulmonar.
Referencias
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