El sistema respiratorio es el conjunto de órganos que nos permite respirar gracias al intercambio gaseoso, es decir, tomar el oxígeno que necesitamos para vivir y soltar el dióxido de carbono que nos sobra.
El oxígeno y el dióxido de carbono son dos gases que están 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.
¿Qué es la Ventilación del sistema respiratorio?
La ventilación es el movimiento de aire entre el exterior y los alvéolos, que se produce por la diferencia de presión 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 ventilación pulmonar y la ventilación alveolar.
La ventilación pulmonar
Es el volumen de aire que entra (inspiración) y sale (espiración) 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 respiración. La frecuencia respiratoria es el número de respiraciones por minuto. Lo normal es poseer unos 6 litros por minuto.
¿Qué es la ventilación alveolar del sistema respiratorio?
La ventilación alveolar es el volumen de aire que entra y sale de los alvéolos 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 alvéolos en cada respiración, este se obtiene restando el espacio muerto al volumen corriente.
El espacio muerto es el volumen de aire que queda en las vías respiratorias y que no participa en el intercambio gaseoso.
Respiración interna y la ley de los gases.
La respiración interna es el intercambio de gases entre la sangre y las células, que se produce en los capilares de los tejidos. Se produce por la diferencia de presión parcial de los gases entre la sangre y las células.
La presión parcial de un gas es la presión que ejerce ese gas en una mezcla de gases, como el aire o la sangre. El oxígeno pasa de la sangre a las células, y el dióxido de carbono pasa de las células 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 relación con la presión, el volumen y la temperatura. Esta se aplica al sistema respiratorio, ya que el aire que respiramos es una mezcla de gases, principalmente nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y vapor de agua. La ley de los gases nos permite entender cómo se produce el intercambio gaseoso entre el aire y la sangre, y cómo se regula la ventilación pulmonar.
Ley de Dalton
Esta ley propone que la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de cada gas. La presión parcial de un gas es la presión que ejerce ese gas en una mezcla de gases, como el aire o la sangre.
La presión parcial de un gas depende de la concentración de ese gas en la mezcla, es decir, de la cantidad de moléculas de ese gas que hay en un espacio determinado.
La ley de Dalton se aplica al intercambio gaseoso, ya que el oxígeno y el dióxido de carbono se difunden desde donde hay más presión parcial a donde hay menos presión parcial.
Ley de Boyle
La ley de Boyle dice que la presión 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 presión disminuye, y cuando el volumen de un gas disminuye, la presión aumenta.
La ley de Boyle se aplica a la ventilación pulmonar, ya que el movimiento del diafragma y de los músculos intercostales cambia el volumen de la cavidad torácica, lo que cambia la presión intratorácica, 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 está formada por cuatro capas:
- El surfactante, que es una capa de líquido que cubre los alvéolos y que reduce la tensión superficial y evita que se colapsen.
- El neumocito tipo I, que es una célula muy fina que forma la pared de los alvéolos 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 células que forma la pared de los capilares sanguíneos y que permite el paso de los gases.
¿Qué es la espirometría?
La espirometría 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 espirómetro, que es el aparato que registra el flujo y el volumen de aire que respiras a través 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 espirómetro.
La espirometría se realiza siguiendo unas instrucciones específicas, que consisten en respirar normalmente, inhalar profundamente, contener la respiración y exhalar con fuerza y rapidez por la boquilla. Se repite este proceso varias veces para obtener resultados consistentes y precisos.
Comentario de parámetros del volumen de la espirometría
Para tener claro el anterior diagrama me gustaría dejar claro todos y cada uno de los parámetros, comentando, a su vez, los parámetros 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 máximo. Aproximadamente 3.000 ml en el hombre adulto medio.
- Volumen espiratorio: Es el volumen de aire que se espira en cada respiración normal. También se llama volumen corriente. Aproximadamente 500 ml en el hombre adulto medio.
- Volumen residual: Es el volumen de aire que queda en los pulmones después de una espiración forzada. Aproximadamente 1.200 ml en el hombre adulto medio.
- Capacidad vital: Es el volumen máximo de aire que puede ser descargado de los pulmones después de la máxima inspiración. Es igual al volumen de reserva inspiratoria más el volumen corriente más 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 espiración normal y distendiendo los pulmones hasta la máxima cantidad. Es igual al volumen corriente más 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 espiración normal. Es igual al volumen de reserva espiratoria más el volumen residual. Aproximadamente 2.300 ml en el hombre adulto medio.
- Capacidad pulmonar total: Es el volumen máximo al que se pueden expandir los pulmones con el máximo esfuerzo posible. Es igual a la capacidad vital más 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 respiración normal.
Posibles patologías en referencia con los valores estándares establecidos
Las modificaciones en la zona donde se encuentran los alvéolos, en el grosor de la capa que separa el aire de la sangre y en la distancia que tiene que recorrer el oxígeno para pasar de un lado a otro son aspectos que pueden influir en la calidad del cambio de gases y en la cantidad de oxígeno que hay en la sangre, estas patologías pueden ser: obstructivas, restrictivas y mixtas.
- Enfisema pulmonar: Enfisema pulmonar: Es una enfermedad obstructiva que se caracteriza por la destrucción de los alvéolos y la pérdida de elasticidad pulmonar. Esto provoca una dificultad para expulsar el aire de los pulmones y un aumento del volumen residual. Los síntomas más comunes son la disnea, la tos y el cansancio. La causa más frecuente es el tabaquismo crónico.
- Enfermedad fibrótica: Es una enfermedad restrictiva que se caracteriza por la formación de tejido cicatricial (fibrosis) en el parénquima pulmonar. Esto provoca una disminución de la capacidad pulmonar y una alteración del intercambio gaseoso. Los síntomas más usuales son la disnea, la tos seca y la pérdida de peso. La causa puede ser desconocida (fibrosis pulmonar idiopática) o estar relacionada con factores ambientales, infecciosos, autoinmunes o genéticos.
- Edema: Es una enfermedad mixta que se caracteriza por la acumulación de líquido en el espacio intersticial y alveolar de los pulmones. Esto provoca una dificultad para respirar y una disminución de la oxigenación de la sangre. Los síntomas más habituales son la disnea, los estertores y la cianosis. La causa más frecuente es la insuficiencia cardíaca izquierda, aunque también puede deberse a otras alteraciones como la insuficiencia renal, la hipoproteinemia o la lesión pulmonar aguda.
- Asma: Es una enfermedad obstructiva que se caracteriza por la inflamación crónica de las vías aéreas y la hiperreactividad bronquial. Esto provoca episodios recurrentes de broncoespasmo, aumento de la producción de moco y obstrucción del flujo de aire. Los síntomas más comunes son la disnea, la sibilancia, la tos y la opresión torácica. La causa puede ser alérgica o no alérgica, y se asocia con factores genéticos, ambientales e inmunológicos
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 húmeda, donde los gases puedan difundirse, es decir, moverse desde donde hay más a donde hay menos. Esta superficie son los alvéolos, que son unos sacos muy pequeños que hay al final de los pulmones, donde el aire y la sangre están muy cerca. Los alvéolos tienen una superficie total de unos 70 metros cuadrados, que es como una cancha de baloncesto, y están cubiertos por una capa de líquido.
- La segunda condición es que tiene que haber una bomba que mueva el aire desde el exterior hasta los alvéolos, y que lo saque de nuevo al exterior. Esta bomba es el sistema muscular respiratorio, que está formado por los músculos que intervienen en la respiración. El principal es el diafragma, que es un músculo que separa el tórax del abdomen, y que se contrae y se relaja para cambiar el volumen y la presión de la cavidad torácica. Cuando el diafragma se contrae, el tórax se expande y el aire entra a los pulmones. Cuando el diafragma se relaja, el tórax se reduce y el aire sale de los pulmones. Otros músculos que ayudan a la respiración son los intercostales, que están entre las costillas, y los abdominales, que están en el abdomen.
- La tercera condición es que tiene que haber un sistema circulatorio que transporte los gases desde los alvéolos hasta las células y viceversa. Este sistema es el sistema cardiovascular, que está formado por el corazón y los vasos sanguíneos. El corazón es el órgano que bombea la sangre por todo el cuerpo, y los vasos sanguíneos son los conductos por donde circula la sangre. Los vasos sanguíneos que llegan a los alvéolos son los capilares, que son los más finos y numerosos. Los capilares forman una red alrededor de los alvéolos, donde se produce el intercambio gaseoso.
¿Cómo funciona el sistema respiratorio en equipo con el sistema circulatorio?
Para concluir cabe destacar que el aparato respiratorio y el circulatorio trabajan en conjunción 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 oxígeno del aire y soltar el dióxido de carbono que nos sobra.
- El aparato circulatorio se encarga de transportar el oxigeno desde los alveolos hasta las células y retornar la sangre desoxigenada con dióxido de carbono para su posterior oxigenación.
¿En qué momento se produce el intercambio gaseoso del sistema respiratorio y el circulatorio?
Se produce el intercambio de gases es en los alvéolos, que son unos sacos muy pequeños que hay al final de los bronquiolos, donde el aire y la sangre a través de la membrana respiratoria, difunden los gases para el equilibrio homeostático.
- Los alvéolos están rodeados por una red de capilares sanguíneos, que son los vasos más finos y más numerosos del aparato circulatorio.
- Los capilares sanguíneos llevan la sangre desde el corazón hasta los alvéolos, y desde los alvéolos hasta el corazón, mediante dos circuitos: el circuito pulmonar y el circuito sistémico.
El intercambio de gases es el proceso por el cual el oxígeno (O2) pasa del aire alveolar a la sangre capilar, y el dióxido 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 difusión. El intercambio de gases está condicionado por varios factores que influyen en la eficacia de la difusión, como la superficie alveolar, el espesor de la barrera de difusión, la distancia entre los alvéolos y los capilares, la ventilación y la perfusión.
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 eliminación de CO2, que es el principal determinante de la acidez de la sangre. Este puede verse alterado por diversas patologías que afectan a la estructura o la función de los pulmones, como el enfisema, la fibrosis, el edema o el asma, que provocan una disminución de la oxigenación de la sangre y una alteración del equilibrio ácido-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 presión de los gases y las bombas que participan en la contracción y relajación pulmonar.
Referencias
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