Anatomía y Fisiología del Sistema Respiratorio: Mecanismos de la Respiración y el Intercambio Gaseoso

1. Componentes del Sistema Respiratorio Superior

El sistema respiratorio comienza con las fosas nasales, que son la entrada principal del aire. Estas cavidades están conectadas con el interior de la faringe y es conveniente indicar que la respiración nasal es la forma más adecuada para nuestro cuerpo.

Faringe

La faringe es un conducto que conecta las fosas nasales y la boca con la laringe y el esófago. En ella se encuentra la epiglotis, un cartílago que actúa como válvula para evitar que los alimentos pasen a la vía respiratoria.

Laringe

La laringe es el órgano de la voz. Contiene las cuerdas vocales, que son pliegues membranosos que vibran al paso del aire, produciendo los sonidos.

Tráquea y Bronquios

A continuación de la laringe se encuentra la tráquea, un tubo de aproximadamente 12 a 15 cm de longitud. Se mantiene abierta gracias a una serie de anillos cartilaginosos incompletos (en forma de C) en su parte posterior, lo que permite que el esófago (situado detrás de la tráquea) se expanda fácilmente al tragar alimentos.

La tráquea se divide en dos tubos bronquiales (bronquios principales), uno para cada pulmón, que poseen características similares, aunque sus anillos cartilaginosos son más irregulares o en forma de placas a medida que se ramifican.

Importancia de la Respiración Nasal

Es mejor tomar una respiración profunda por la nariz, ya que los pequeños pelos (cilios) y la rica vascularización de las fosas nasales filtran, calientan y humidifican el aire antes de que llegue a los pulmones, protegiéndolos de impurezas y cambios bruscos de temperatura.

2. La Caja Torácica y los Músculos Respiratorios

Estructura de la Caja Torácica

La caja torácica es una estructura ósea y cartilaginosa que protege los órganos vitales del tórax, incluyendo los pulmones y el corazón. Está formada por:

• El esternón en la parte frontal.
• Las costillas en los lados.
• La columna vertebral en la parte posterior.

En la base de la caja torácica se encuentra el diafragma, un músculo fundamental para la respiración.

Músculos Respiratorios

Además del diafragma, entre las costillas y la columna vertebral se encuentran los músculos intercostales y otros músculos accesorios que participan activamente en el proceso de la respiración.

3. Mecánica de la Respiración

La respiración implica la entrada (inspiración) y salida (espiración) de aire de los pulmones. Estos movimientos se logran mediante cambios en el volumen de la caja torácica.

Inspiración (Entrada de Aire)

Durante la inspiración, el volumen de la caja torácica aumenta, lo que permite que el aire entre en los pulmones. Este aumento de volumen se debe principalmente a dos razones:

1. El diafragma se contrae y desciende, volviéndose más plano, lo que expande la cavidad torácica hacia abajo.
2. Los músculos intercostales externos se contraen, elevando las costillas y el esternón, lo que expande la caja torácica hacia arriba y hacia adelante.

Espiración (Salida de Aire)

Durante la espiración, el volumen de la caja torácica disminuye, expulsando el aire de los pulmones. En una respiración tranquila, este proceso es mayormente pasivo, ya que los músculos inspiratorios se relajan y el diafragma asciende. En una espiración forzada, intervienen los músculos intercostales internos y los abdominales.

4. Intercambio de Gases: Respiración Pulmonar y Celular

El intercambio de gases es un proceso vital que ocurre en dos niveles principales: en los pulmones (respiración externa) y en los tejidos del cuerpo (respiración interna).

Intercambio Gaseoso en los Pulmones (Respiración Externa)

La sangre venosa, rica en dióxido de carbono (CO₂) y pobre en oxígeno (O₂), llega a los alvéolos pulmonares. Aquí, debido a las diferencias de presión parcial:

• El oxígeno del aire alveolar difunde hacia la sangre, donde se une a la hemoglobina de los glóbulos rojos para formar oxihemoglobina.
• El dióxido de carbono de la sangre difunde hacia el aire alveolar para ser exhalado.

Una vez oxigenada, esta sangre (ahora arterial) regresa al corazón a través de las venas pulmonares para ser bombeada al resto del cuerpo.

Intercambio Gaseoso a Nivel Celular (Respiración Interna)

En los tejidos y células del cuerpo, ocurre el proceso inverso:

• El oxígeno, que es más abundante en la sangre arterial, se libera de la oxihemoglobina y difunde hacia las células para ser utilizado en el metabolismo.
• El dióxido de carbono, producto de desecho del metabolismo celular, difunde desde las células hacia la sangre.

En la sangre, el CO₂ se transporta de varias formas: una parte se disuelve en el plasma, otra se une a la hemoglobina (formando carbaminohemoglobina) y la mayor parte se convierte en iones bicarbonato.