Aparato respiratorio: disección de la máquina perfecta

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A lo largo de estos primeros meses del curso os iremos proveyendo de materiales de calidad y valor para haceros más fácil el arranque. Ya os comentamos que el producto estrella de esta campaña está siendo el ‘Manual de supervivencia’, una guía firmada por veteranos que nos da las pautas para sobrevivir a Medicina y vivir para contarlo. Pero hoy os hablamos de la nueva edición de Fisiología Médica de Boronun valioso recurso de aprendizaje para comprender exhaustivamente la fisiología humana, desde las moléculas hasta los sistemas. Te mostramos el impresionante potencial de este título con una infografía y texto resumen sobre el aparato respiratorio humano.

Componentes de nuestra respiración

El aparato respiratorio humano (infografía) tiene dos características importantes. Primero, utiliza sistemas convectivos muy eficientes (los aparatos respiratorio y circulatorio) para el transporte a larga distancia de O2 y CO2.  Segundo, reserva la difusión exclusivamente para movimientos de O2 y CO2 a distancias cortas. Los principales componentes de este aparato respiratorio son los siguientes:

  1. Una bomba de aire. El sistema convectivo externo está formado por las vías respiratorias superiores y las grandes vías respiratorias pulmonares, la cavidad torácica y los elementos esqueléticos asociados, y los músculos de la respiración. Estos componentes hacen que entre y salga aire de los espacios aéreos alveolares, la denominada ventilación alveolar.  La inspiración se produce cuando las contracciones musculares aumentan el volumen de la cavidad torácica, lo que reduce la presión intratorácica; esto hace que los alvéolos se expandan de forma pasiva, lo que a su vez reduce la presión alveolar. Entonces el aire fluye desde la atmósfera hasta los alvéolos, siguiendo un gradiente de presión. La relajación de los músculos produce una espiración tranquila.
  2. Mecanismos para el transporte de O2 y CO2 en la sangre. Los eritrocitos están altamente especializados en el transporte de O2 desde los pulmones hasta los tejidos periféricos y en el transporte de CO2 en el sentido opuesto. Tienen concentraciones muy elevadas de hemoglobina y otros componentes que ayudan a cargar y descargar rápidamente grandes cantidades de O2 y CO2. En los capilares pulmonares, la hemoglobina se une al O2 y CO2,  lo que permite que la sangre transporte  ∼6 5 veces más O2 que una solución salina.
Infografia-Aparato-respiratorio (1)

En los capilares sistémicos, la hemoglobina tiene una función fundamental en el transporte de CO2 (producido por las mitocondrias) hasta los pulmones. La hemoglobina consigue esta tarea reaccionando químicamente con parte del CO2 y amortiguando el H +  que se forma a medida que la anhidrasa carbónica convierte el CO2 en HCO 3   −   y H + . Así, la hemoglobina tiene una participación fundamental en la química del equilibrio ácido-base,  además de participar en el transporte de O2 y CO2.

  1. Una superficie para el intercambio gaseoso. La barrera de intercambio gaseoso en los seres humanos está formada por los alvéolos, que aportan un área de superfi cie inmensa pero muy delgada para la difusión pasiva de gases entre los espacios aéreos alveolares y los capilares pulmonares. Se produce un proceso similar de intercambio de gases entre los capilares sistémicos y las mitocondrias.
  2. Un aparato circulatorio. El sistema convectivo interno en los seres humanos está formado por un corazón con cuatro cavidades y dos circulaciones, sistémica y pulmonar, separadas.
  3. Un mecanismo para regular localmente la distribución de la ventilación y la perfusión. Un intercambio gaseoso eficiente precisa que, en la medida de lo posible, la relación de ventilación-perfusión sea uniforme en todos los alvéolos. Sin embargo, ni la llegada de aire fresco a toda la población de alvéolos ni la llegada de sangre venosa mixta a toda la población de capilares pulmonares es uniforme en los pulmones. Los pulmones intentan maximizar la uniformidad de las relaciones ventilación-perfusión utilizando sofisticados mecanismos de control mediante retroalimentación para regular el caudal aéreo y el caudal sanguíneo locales.
  4. Un mecanismo para regular centralmente la ventilación. Al contrario que la ritmicidad del corazón, que es intrínseca a ese órgano, la del aparato respiratorio no es intrínseca a los pulmones ni a la pared torácica. Por el contrario, los centros de control respiratorio del sistema nervioso central  estimulan rítmicamente los músculos de la inspiración. Además, estos centros respiratorios modifican adecuadamente el patrón de la ventilación durante el ejercicio y otros cambios en la actividad física o mental. Sensores de la P o  2 , la P co  2  y el pH arteriales forman parte de los mecanismos de retroalimentación que estabilizan estos tres parámetros de los «gases sanguíneos».
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