Sistema respiratorio: partes, órganos y funciones del aparato respiratorio humano


Órganos y funciones del aparato respiratorio humano. El sistema respiratorio humano es el sistema en los seres humanos que permite absorber el oxígeno a través del aire inspirado y luego expulsar el dióxido de carbono. Esto como función principal.

El Diseño Del Sistema Respiratorio


El órgano humano de intercambio de gases, el pulmón, se localiza en el tórax, donde sus tejidos delicados están protegidos por la jaula o caja torácica ósea y muscular. El pulmón proporciona a los tejidos del cuerpo humano un flujo continuo de oxígeno y elimina de la sangre el producto de desecho gaseoso, el dióxido de carbono. El aire atmosférico es bombeado hacia dentro y hacia fuera regularmente a través de un sistema de tuberías, llamadas conductos de aire, que unen la región de intercambio de gas con el exterior del cuerpo.

Las vías respiratorias se pueden dividir en sistemas de vías respiratorias superiores e inferiores. La transición entre los dos sistemas se localiza donde las vías de los sistemas respiratorio y digestivo se cruzan, justo en la parte superior de la laringe.

Sistema respiratorio: partes, órganos y funciones del aparato respiratorio humano


El sistema de vía aérea superior comprende la nariz y las cavidades paranasales (o senos), la faringe (o garganta), y en parte también la cavidad oral, ya que puede ser utilizado para la respiración. El sistema de las vías respiratorias inferiores consiste en la laringe, la tráquea, los bronquios del tallo y todas las vías aéreas que se ramifican intensamente dentro de los pulmones, como los bronquios intrapulmonares, los bronquiolos y los conductos alveolares. Para la respiración, la colaboración de otros sistemas de órganos es claramente esencial.

El diafragma, como músculo respiratorio principal, y los músculos intercostales de la pared torácica juegan un papel esencial al generar, bajo el control del sistema nervioso central, la acción de bombeo en el pulmón. Los músculos se dilatan y contraen el espacio interno del tórax, cuya estructura ósea está formada por las costillas y las vértebras torácicas. La sangre, como portadora de los gases y formando parte del sistema circulatorio (es decir, el corazón y los vasos sanguíneos) son elementos obligatorios de un sistema respiratorio de trabajo.

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Morfología de las vías aéreas superiores


La nariz


La nariz es la protuberancia externa de un espacio interno, la cavidad nasal. Se subdivide en un canal izquierdo y derecho por una delgada pared cartilaginosa y huesuda media, el tabique nasal. Cada canal se abre a la cara por una fosa nasal y en la faringe por la coana (orifico nasal posterior). El suelo de la cavidad nasal está formado por el paladar, que también forma el techo de la cavidad oral. La forma compleja de la cavidad nasal se debe a las proyecciones de las crestas óseas, los huesos de cornete superior, medio e inferior (o conchae), de la pared lateral. Los pasajes así formados debajo de cada cresta se llaman los meatos nasales superior, medio e inferior.

A cada lado, el espacio intranasal se comunica con una serie de cavidades vecinas llenas de aire dentro del cráneo (los senos paranasales) y también, a través del conducto nasolacrimal, con el aparato lagrimal en la esquina del ojo. El conducto drena el líquido lagrimal en la cavidad nasal. Este hecho explica por qué la respiración nasal puede ser rápidamente dañada o incluso impedida durante el llanto: el líquido lagrimal no sólo se desborda en lágrimas, también está inundando la cavidad nasal.

Los senos paranasales son conjuntos de cavidades únicas o múltiples apareadas (comunicadas entre sí) de tamaño variable. La mayoría de su desarrollo tiene lugar después del nacimiento, y alcanzan su tamaño final hacia la edad de 20 años. Los senos se localizan en cuatro huesos diferentes del cráneo: el maxilar, el frontal, el etmoide y los esfenoides. Correspondientemente, son conocidos como seno maxilar, que es la cavidad más grande; El seno frontal; Los senos etmoidales; Y el seno esfenoidal, que se localiza en la pared posterior superior de la cavidad nasal. Los senos tienen dos funciones principales: porque están llenos de aire, ayudan a mantener el peso del cráneo dentro de límites razonables, y sirven como cámaras de resonancia para la voz humana.

La cavidad nasal con sus espacios adyacentes está revestida por una mucosa respiratoria. Típicamente, la mucosa de la nariz contiene glándulas secretoras de moco y plexos venosos; Su capa celular superior, el epitelio, consta principalmente de dos tipos celulares, células ciliadas y secretoras. Este diseño estructural refleja las funciones auxiliares particulares de la nariz y de las vías respiratorias superiores en general con respecto a la respiración. Limpian, humedecen y calientan el aire inspirado, preparándolo para un contacto íntimo con los delicados tejidos de la zona de intercambio de gases. Durante la espiración por la nariz, el aire se seca y se enfría, un proceso que ahorra agua y energía.

Dos regiones de la cavidad nasal tienen un revestimiento diferente. El vestíbulo, a la entrada de la nariz, está revestido por una piel que lleva pelos cortos y gruesos llamados vibrissae (vibrisas). En el techo de la nariz, el bulbo olfatorio con su epitelio sensorial comprueba la calidad del aire inspirado. Alrededor de dos docenas de nervios olfativos transmiten la sensación olfativa de las células olfativas a través del hueso de la cavidad nasal hasta el sistema nervioso central.

La faringe


Para la descripción anatómica, la faringe se puede dividir en tres pisos. El piso superior, la nasofaringe, es principalmente un pasaje para el aire y secreciones de la nariz a la faringe oral (orofaringe). También está conectado a la cavidad timpánica del oído medio a través de los tubos auditivos que se abren en ambas paredes laterales. El acto de tragar abre brevemente los tubos auditivos normalmente colapsados ​​y permite que las orejas medias sean aireadas y que las diferencias de presión sean igualadas. En la pared posterior de la nasofaringe se localiza un órgano linfático, la amígdala faríngea. Cuando se agranda (como en la hipertrofia de las amígdalas o vegetación adenoide), puede interferir con la respiración nasal y alterar el patrón de resonancia de la voz.

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El piso intermedio de la faringe se conecta anteriormente a la boca y por lo tanto se llama la faringe oral u orofaringe. Está delimitado de la nasofaringe por el paladar blando, que cubre la parte posterior de la cavidad oral.

El piso inferior de la faringe se llama hipofaringe. Su pared anterior está formada por la parte posterior de la lengua. Situada directamente encima de la laringe, representa el sitio donde se cruzan los caminos del aire y el alimento: el aire de la cavidad nasal fluye hacia la laringe y el alimento de la cavidad oral se dirige al esófago directamente detrás de la laringe. La epiglotis, una hoja cartilaginosa, en forma de hoja, funciona como una tapa a la laringe y, durante el acto de tragar, controla el tráfico del aire y de la comida.

Morfología de las vías aéreas inferiores


La laringe


La laringe es un órgano de estructura compleja que cumple una doble función: como conducto de aire a los pulmones y como controlador de su acceso, y como órgano de fonación. El sonido se produce al forzar el aire a través de una hendidura sagital formada por las cuerdas vocales, la glotis. Esto hace que no sólo vibren las cuerdas vocales, sino también la columna de aire sobre ellas. Como lo demuestran los cantantes entrenados, esta función puede ser controlada de cerca y finamente afinada. El control se logra mediante una serie de músculos inervados por los nervios laríngeos. Para la función precisa del aparato muscular, los músculos deben estar anclados a un armazón estabilizador.

El esqueleto laríngeo consta de casi una docena de trozos de cartílago, la mayoría de ellos muy pequeños, interconectados por ligamentos y membranas. El cartílago más grande de la laringe, el cartílago tiroideo, está hecho de dos placas fusionadas anteriormente en la línea media. En el extremo superior de la línea de fusión hay una incisión, la muesca tiroidea; Debajo de él existe una proyección delantera, la prominencia laríngea. Ambas estructuras se sienten fácilmente a través de la piel. El ángulo entre las dos placas de cartílago es más pronunciado y la prominencia más marcada en los hombres que en las mujeres, lo que ha dado a esta estructura el nombre común de la manzana de Adán.

Detrás del cartílago tiroideo de tipo escudo, las cuerdas vocales abarcan la luz laríngea. Corresponden a ligamentos elásticos unidos anteriormente al ángulo del escudo tiroideo y posteriormente a un par de pequeñas piezas piramidales de cartílago, los cartílagos aritenoides. Los ligamentos vocales son parte de un tubo, parecido a un tubo de órgano (instrumento musical), hecho de tejido elástico. Justo por encima de las cuerdas vocales, la epiglotis se une también a la parte posterior de la placa tiroidea por su tallo. El cricoide, otro gran pedazo cartilaginoso del esqueleto laríngeo, tiene forma de anillo de sello.

La placa ancha del anillo se encuentra en la pared posterior de la laringe y el arco estrecho en la pared anterior. El cricoide se encuentra por debajo del cartílago tiroideo, al que se une en una articulación reforzada por ligamentos. El eje transversal de la articulación permite una rotación similar a una articulación entre los dos cartílagos. Este movimiento inclina la placa cricoide con respecto al escudo del cartílago tiroideo y por lo tanto altera la distancia entre ellos. Debido a que los cartílagos aritenoides descansan en posición vertical sobre la placa cricóide, siguen su movimiento de inclinación. Este mecanismo juega un papel importante en la alteración de la longitud y la tensión de las cuerdas vocales. Los cartílagos aritenoides articulan con la placa cricoide y por lo tanto son capaces de girar y deslizar para cerrar y abrir la glotis.

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Visto frontalmente, el lumen del tubo laríngeo tiene una forma de reloj de arena, con su ancho más estrecho en la glotis. Justo encima de las cuerdas vocales hay un par adicional de pliegues mucosales llamados las cuerdas vocales falsas o los pliegues vestibulares. Al igual que las cuerdas vocales verdaderas, también están formadas por el extremo libre de una membrana fibroelástica. Entre los pliegues vestibulares y las cuerdas vocales, el espacio laríngeo se agranda y forma bolsas laterales que se extienden hacia arriba. Este espacio se llama ventrículo de la laringe. Debido a que la separación entre los pliegues vestibulares es siempre mayor que la separación entre las cuerdas vocales, ésta se puede ver fácilmente desde arriba con el laringoscopio, un instrumento diseñado para la inspección visual del interior de la laringe.

El aparato muscular de la laringe comprende dos grupos funcionalmente distintos. Los músculos intrínsecos actúan directa o indirectamente sobre la forma, la longitud y la tensión de las cuerdas vocales. Los músculos extrínsecos actúan sobre la laringe como un todo, moviéndola hacia arriba (por ejemplo, durante la fonación aguda o la deglución) o hacia abajo. Los músculos intrínsecos se adhieren a los componentes esqueléticos de la propia laringe; Los músculos extrínsecos unen el esqueleto laríngeo cranealmente al hueso hioides o a la faringe y caudalmente al esternón (esternón).

La tráquea y los bronquios del tallo


Debajo de la laringe se encuentra la tráquea, un tubo de aproximadamente 10 a 12 cm de largo y 2 cm de ancho. Su pared está rigidizada por 16 a 20 anillos cartilaginosos en forma de herradura, incompletos y característicos, que se abren hacia la espalda y están incrustados en un denso tejido conectivo. La pared dorsal contiene una capa fuerte de fibras transversas del músculo liso que atraviesa la abertura del cartílago. El interior de la tráquea está revestido por el epitelio respiratorio típico. La capa mucosa contiene glándulas mucosas.

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En su extremo inferior, la tráquea se divide en una "Y" invertida en los dos bronquios del tallo (o principal), uno para el pulmón izquierdo y otro para el derecho. El bronquio principal derecho tiene un diámetro mayor, se orienta más verticalmente y es más corto que el bronquio principal izquierdo. La consecuencia práctica de este arreglo es que cuerpos extraños que pasan más allá de la laringe suelen deslizarse hacia el pulmón derecho. La estructura de los bronquios del tallo coincide con la de la tráquea.

Diseño estructural del árbol de la vía aérea


La jerarquía de las vías aéreas divisorias, y en parte también de los vasos sanguíneos que penetran en el pulmón, determina en gran medida la estructura pulmonar interna. Funcionalmente, el sistema intrapulmonar de las vías respiratorias puede subdividirse en tres zonas, una zona proximal, puramente conductora, una zona periférica puramente de intercambio de gases y una zona de transición entre ellas, donde ambas funciones se clasifican entre sí. Desde un punto de vista morfológico, sin embargo, tiene sentido distinguir los tubos de pared relativamente gruesa, puramente conductores del aire, de las ramas del árbol de la vía aérea diseñadas estructuralmente para permitir el intercambio de gas.

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El diseño estructural del árbol de la vía aérea es funcionalmente importante porque el patrón de ramificación juega un papel en la determinación del flujo de aire y la deposición de partículas. Al modelar el árbol de las vías respiratorias humanas, se acepta generalmente que las vías aéreas se ramifican de acuerdo con las reglas de la dicotomía irregular. La dicotomía regular significa que cada rama de una estructura en forma de árbol da lugar a dos ramas hija de dimensiones idénticas. En la dicotomía irregular, sin embargo, las ramas hija pueden diferir mucho en longitud y diámetro.

Los modelos calculan la trayectoria promedio de la tráquea a la periferia del pulmón como consistente en aproximadamente 24-25 generaciones de ramas. Las trayectorias individuales, sin embargo, pueden variar de 11 a 30 generaciones. La transición entre las porciones conductiva y respiratoria de una vía aérea se encuentra en promedio al final de la 16ª generación, si tenemos en cuenta que la tráquea se cuenta como generación 0. Las vías respiratorias conductoras comprenden la tráquea, los dos bronquios del tallo, los bronquios y los bronquiolos. Su función es calentar más, humedecer y limpiar el aire inspirado y distribuirlo a la zona de intercambio de gases del pulmón. Están revestidos por el epitelio respiratorio típico con células ciliadas y numerosas células caliciformes interculturadas que secretan el moco. Las células ciliadas están presentes muy abajo en el árbol de la vía aérea, su altura disminuye con el estrechamiento de los tubos, al igual que la frecuencia de las células caliciformes.

En los bronquiolos, las células caliciformes son completamente reemplazadas por otro tipo de células secretoras llamadas células Clara. El epitelio está cubierto por una capa de fluido de baja viscosidad, dentro de la cual los cilios ejercen un ritmo sincronizado y rítmico dirigido hacia el exterior. En las vías respiratorias más grandes, esta capa fluida es coronada por una manta de moco de alta viscosidad. La capa de moco es arrastrada por la acción ciliar y lleva las partículas interceptadas hacia la faringe, donde son tragadas. Este diseño se puede comparar con una cinta transportadora para partículas, y de hecho el mecanismo se conoce como la escalera mucociliar.

Mientras que los anillos o placas de cartílago proporcionan soporte para las paredes de la tráquea y los bronquios, las paredes de los bronquiolos, carentes de cartílago, ganan su estabilidad de su integración estructural en los tejidos que intercambian gas. Las últimas generaciones de vía aérea puramente conductivas en el pulmón son los bronquiolos terminales. Distalmente, la estructura de las vías respiratorias se altera en gran medida por la aparición de afloramientos en forma de copa de las paredes. Estas forman minúsculas cámaras de aire y representan los primeros alvéolos de intercambio de gas en el trayecto de la vía aérea. En los alvéolos, el epitelio respiratorio da lugar a una capa de revestimiento muy plana que permite la formación de una delgada barrera de aire-sangre. Después de varias generaciones (Z) de tales bronquiolos respiratorios, los alvéolos están tan densamente empaquetados a lo largo de la vía respiratoria que una pared de la vía respiratoria propia faltaría; La vía aérea consta de conductos alveolares. Las últimas generaciones del árbol de la vía aérea terminan ciegamente en los sacos alveolares.

Los pulmones


Anatomía gruesa


El pulmón se divide en dos partes ligeramente desiguales, un pulmón izquierdo y un pulmón derecho, que ocupan la mayor parte del espacio intratorácico. El espacio entre ellos es llenado por el mediastino, que corresponde a un espacio del tejido conectivo que contiene el corazón, los vasos sanguíneos principales, la tráquea con los bronquios del tallo, el esófago y la glándula del timo. El pulmón derecho representa el 56 por ciento del volumen pulmonar total y está compuesto por tres lóbulos, un lóbulo superior, medio e inferior, separados entre sí por una profunda fisura horizontal y una oblicua.

El pulmón izquierdo, más pequeño en volumen debido a la posición asimétrica del corazón, tiene sólo dos lóbulos separados por una fisura oblicua. En el tórax, los dos pulmones descansan con sus bases sobre el diafragma, mientras que sus ápices se extienden sobre la primera costilla. Medialmente, están conectados con el mediastino en el hilio, área circunscrita donde las vías respiratorias, la sangre y los vasos linfáticos, y los nervios entran o salen de los pulmones. El interior de las cavidades torácicas y la superficie pulmonar están cubiertos de membranas serosas, respectivamente la pleura parietal y la pleura visceral, que están en continuidad directa en el hilio.

Dependiendo de las estructuras subyacentes, la pleura parietal puede subdividirse en tres porciones: la pleura mediastinal, costal y diafragmática. Las superficies pulmonares que se enfrentan a estas áreas pleurales se denominan en consecuencia, ya que la forma de los pulmones está determinada por la forma de las cavidades pleurales. Debido a la presencia de recesos pleurales, que forman una especie de espacio de reserva, la cavidad pleural es mayor que el volumen pulmonar.

Durante la inspiración, los huecos son parcialmente abiertos por el pulmón en expansión, permitiendo así que el pulmón aumente en volumen. Aunque el hilio es el único lugar donde los pulmones están asegurados a las estructuras circundantes, los pulmones se mantienen en estrecha aposición a la pared torácica por una presión negativa entre las pleuras viscerales y parietales. Una fina capa de líquido extracelular entre las pleuras permite que los pulmones se muevan suavemente a lo largo de las paredes de la cavidad durante la respiración. Si las membranas serosas se inflaman (pleuresía), los movimientos respiratorios pueden ser dolorosos. Si el aire entra en una cavidad pleural (neumotórax), el pulmón se desploma inmediatamente debido a sus propiedades elásticas inherentes, y la respiración es abolida en este lado.

Los lóbulos pulmonares se subdividen en unidades más pequeñas, los segmentos pulmonares. Hay 10 segmentos en el pulmón derecho y, dependiendo de la clasificación, ocho a 10 segmentos en el pulmón izquierdo. A diferencia de los lóbulos, los segmentos pulmonares no están delimitados entre sí por fisuras sino por membranas finas de tejido conectivo que contiene venas y vasos linfáticos; El suministro arterial sigue a los bronquios segmentarios. Estas características anatómicas son importantes porque los procesos patológicos pueden limitarse a unidades discretas, y el cirujano puede eliminar segmentos individuales enfermos en lugar de lóbulos enteros.

Las vías respiratorias intrapulmonares: bronquios y bronquiolos


En los bronquios intrapulmonares, los anillos de cartílago de los bronquios del tallo se sustituyen por placas de cartílago irregular; Además, se añade una capa de músculo liso entre la mucosa y la túnica fibrocartilaginosa. Los bronquios son envueltos por una capa de tejido conjuntivo suelto que es continua con los otros elementos del tejido conectivo del pulmón y, por tanto, es parte del esqueleto fibroso que abarca el pulmón desde el hilio hasta el saco pleural. Esta capa externa fibrosa contiene, además de los vasos linfáticos y nerviosos, pequeños vasos bronquiales para suministrar a la pared bronquial sangre de la circulación sistémica.

Los bronquiolos son vías aéreas de conducción pequeña que varían en diámetro de tres a menos de un milímetro. Las paredes de los bronquiolos carecen de cartílago y glándulas seromucosas. Su lumen está revestido por un epitelio cuboidal simple con células ciliadas y células Clara, que producen una secreción químicamente mal definida. La pared bronquiolar también contiene una capa bien desarrollada de células del músculo liso, capaces de estrechar la vía aérea. Espasmos anormales de esta musculatura causan los síntomas clínicos del asma bronquial.

La región de intercambio de gases


La región de intercambio de gas comprende tres compartimentos: aire, sangre y tejido. Mientras que el aire y la sangre se vuelven a llenar continuamente, la función del compartimiento de tejido es doble: proporciona el armazón de soporte estable para los compartimientos de aire y sangre, y les permite entrar en estrecho contacto entre sí (facilitando así el intercambio de gas) estrictamente confinados. Los gases respiratorios difunden del aire a la sangre, y viceversa, a través de los 140 metros cuadrados de área de superficie interna del compartimento de tejido. El tejido de intercambio de gases propiamente dicho se llama parénquima pulmonar, mientras que las estructuras de suministro, las vías aéreas conductivas, los vasos linfáticos y los vasos sanguíneos no capilares pertenecen al área conocida como No-parénquima.

La región de intercambio de gases comienza con los alvéolos de la primera generación de bronquiolos respiratorios. Distalmente, la frecuencia de los brotes alveolares aumenta rápidamente, hasta después de dos o cuatro generaciones de bronquiolos respiratorios, toda la pared está formada por alvéolos. Las vías respiratorias se llaman entonces conductos alveolares y, en la última generación, sacos alveolares.

En promedio, un pulmón humano adulto tiene alrededor de 480 millones de alvéolos. Son estructuras poliédricas, con un diámetro de aproximadamente 250 a 300 μm (1 μm = 0,000039 pulgadas), y abiertas por un lado, donde se conectan a la vía aérea. La pared alveolar, llamada septo interalveolar, es común a dos alvéolos adyacentes. Contiene una red densa de capilares, el más pequeño de los vasos sanguíneos, y un esqueleto de fibras de tejido conectivo. El sistema de fibras está entretejido con los capilares y particularmente reforzado en los anillos de entrada alveolar. Los capilares están revestidos por células endoteliales planas con extensiones citoplasmáticas delgadas. El septo interalveolar está cubierto en ambos lados por las células epiteliales alveolares.

Un tipo de célula escamosa delgada, el neumocito tipo I, cubre entre 92 y 95 por ciento de la superficie de intercambio gaseoso; Un segundo tipo de células más cuboidales, el neumocito tipo II, cubre la superficie restante. Las células tipo I forman, junto con las células endoteliales, la delgada barrera aire-sangre para el intercambio gaseoso; Las células de tipo II son células secretoras. Los neumocitos tipo II producen un material reductor de la tensión superficial, el surfactante pulmonar, que se extiende sobre la superficie alveolar e impide el colapso de los diminutos espacios alveolares.

Antes de su liberación en los espacios aéreos, el tensioactivo pulmonar se almacena en las células tipo II en forma de cuerpos lamelares. Estos gránulos son las caracterısticas ultrastructurales conspicuas de este tipo de células. En la parte superior del epitelio, los macrófagos alveolares se arrastran alrededor del líquido tensioactivo. Son células grandes y sus cuerpos celulares abundan en gránulos de diversos contenidos, en parte material extraño que puede haber llegado a los alvéolos, o restos celulares originados por daño celular o muerte celular normal. En última instancia, los macrófagos alveolares se derivan de la médula ósea, y su tarea es mantener la barrera de aire-sangre limpia y sin obstrucciones.

El espacio tisular entre el endotelio de los capilares y el revestimiento epitelial está ocupado por el intersticio. Contiene tejido conectivo y líquido intersticial. El tejido conectivo comprende un sistema de fibras, sustancia amorfa fundida, y células (principalmente fibroblastos), que parecen estar dotadas de propiedades contráctiles. Se cree que los fibroblastos controlan el flujo sanguíneo capilar o, alternativamente, para prevenir la acumulación de fluido extracelular en los septos interalveolares. Si por alguna razón se altera el delicado equilibrio de fluidos de los tejidos pulmonares, se acumula un exceso de líquido en el tejido pulmonar y dentro de los espacios aéreos. Esta condición patológica se denomina edema pulmonar. Como consecuencia, los gases respiratorios deben difundirse a través de distancias más largas, y el correcto funcionamiento del pulmón está seriamente comprometido.

TEMAS COMPLEMENTARIOS:

Control de la respiración.

Mecánica de la respiración.

Bibliografía:

Tórtora y Derrickson. Principios de anatomía y fisiología (onceava edición)

https://www.britannica.com

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