En organismos complejos

La lombriz de tierra realiza el intercambio de gases a través de su piel (respiración cutánea).

Los insectos, en cambio, bombean aire directamente a los tejidos corporales por medio de una red de tubos, llamados tráqueas, que se abren a los costados del cuerpo. La zona final del sistema traqueal está formada por finísimos conductos denominados Traqueolas

Los peces introducen agua a través de su boca bañando las branquias donde captan oxígeno y liberan el dióxido de carbono; luego expulsan el agua a través del opérculo (una abertura que tienen a cada lado del cuerpo).

Los anfibios mudan su sistema respiratorio durante su paso desde su vida acuática (cuando son jóvenes) a la terrestre cuando son adultos. Así, los renacuajos respiran por medio de branquias, igual que los peces; pero una vez realizada la metamorfosis (por ejemplo como ranas o sapos) respiran por medio de pulmones y en algunos casos, por la respiración cutánea.

Fisiología

La función del aparato respiratorio consiste en desplazar volúmenes de aire desde la atmósfera a los pulmones y viceversa. Lo anterior es posible gracias a un proceso conocido como ventilación. La ventilación es un proceso cíclico y consta de dos etapas: la inspiración, que es la entrada de aire a los pulmones, y la espiración, que es la salida. La inspiración es un fenómeno activo, caracterizado por el aumento del volumen torácico que provoca una presión intrapulmonar negativa y determina el desplazamiento de aire desde el exterior hacia los pulmones. La contracción de los músculos inspiratorios principales, diafragma e intercostales externos, es la responsable de este proceso. Una vez que la presión intrapulmonar iguala a la atmosférica, la inspiración se detiene y entonces, gracias a la fuerza elástica de la caja torácica, esta se retrae, generando una presión positiva que supera a la atmosférica y determinando la salida de aire desde los pulmones. En condiciones normales la espiración es un proceso pasivo. Los músculos espiratorios activos son capaces de disminuir aún más el volumen intratorácico y aumentar la cantidad de aire que se desplaza al exterior, lo que ocurre en la espiración forzada. Mientras este ciclo ventilario ocurre, en los sacos alveolares, los gases contenidos en el aire que participan en el intercambio gaseoso, oxígeno y dióxido de carbono, difunden a favor de su gradiente de concentración, de lo que resulta la oxigenación y detoxificación de la sangre. El volumen de aire que entra y sale del pulmón por minuto, tiene cierta sincronía con el sistema cardiovascular y el ritmo circadiano (como disminución de la frecuencia de inhalación/exhalación durante la noche y en estado de vigilia/sueño). Variando entre 6 a 80 litros (dependiendo de la demanda). Se debe tener cuidado con los peligros que implica la ventilación pulmonar ya que junto con el aire también entran partículas sólidas que puede obstruir y/o intoxicar al organismo. Las de mayor tamaño son atrapadas por los vellos y el material mucoso de la nariz y del tracto respiratorio, que luego son extraídas por el movimiento ciliar hasta que son tragadas, escupidas o estornudadas. A nivel bronquial, por carecer de cilios, se emplean macrófagos y fagocitos para la limpieza de partículas.

Adaptación a alturas

Siempre vamos a tener una fracción inspirada de oxígeno de 21% (FiO2) pero a medida que va aumentando la altura irá bajando la presión de oxígeno que inspiramos.

Generalmente sucede que nos apunamos si subimos una montaña muy alta, eso es porque el organismo aún no se acostumbra a tanto cambio de presiones, se habla entonces de una hipoxia de alturas, cuyas consecuencias son:

• Inmediatas

Hay taquicardia y aumento del gasto cardíaco, aumento de la resistencia de la arteria pulmonar, hiperventilación (que si es excesiva puede llevar a una alcalosis respiratoria), cambios mentales, aumento de la frecuencia cardíaca y aumento de la presión arterial por aumento del tono adrenérgico.

• Crónicas

Aumento de la masa de glóbulos rojos, aumento del p50, compensación renal de la alcalosis respiratoria, aumento de la densidad de capilares musculares y aumento del número de mitocondrias y sus enzimas oxidativas.

Definición de los órganos

• Vía Nasal: Consiste en dos amplias cavidades cuya función es permitir la entrada del aire, el cual se humedece, limpia y calienta a una determinada temperatura a través de unas estructuras llamadas pituitarias.
• Faringe: es un conducto muscular, membranoso que ayuda a que el aire se vierta hacia las vías aéreas inferiores.
• Epiglotis: es una tapa que impide que los alimentos entren en la laringe y en la tráquea al tragar. También marca el límite entre la orofaringe y la laringofaringe.
• Laringe: es un conducto que cuya función principal es la filtración del aire inspirado. Además, permite el paso de aire hacia la tráquea y los pulmones y se cierra para no permitir el paso de comida durante la deglución si la propia no la ha deseado y tiene la función de órgano fonador, es decir, produce el sonido.
• Tráquea: Brindar una vía abierta al aire inhalado y exhalado desde los pulmones.
• Bronquio: Conducir el aire que va desde la tráquea hasta los bronquiolos.
• Bronquiolo: Conducir el aire que va desde los bronquios pasando por los bronquiolos y terminando en los alvéolos.
• Alvéolo: Permite el intercambio gaseoso, es decir, en su interior la sangre elimina el dióxido de carbono y recoge oxígeno.
• Pulmones: La función de los pulmones es realizar el intercambio gaseoso con la sangre, por ello los alvéolos están en estrecho contacto con capilares.
• Músculos intercostales: La función principal de los músculos respiratorios es la de movilizar un volumen de aire que sirva para, tras un intercambio gaseoso apropiado, aportar oxígeno a los diferentes tejidos.
• Diafragma: Músculo estriado que separa la cavidad toráxica (pulmones, mediastino, etc.) de la cavidad abdominal (intestinos, estómago, hígado, etc.). Interviene en la respiración, descendiendo la presión dentro de la cavidad toráxica y aumentando el volumen durante la inhalación y aumentando la presión y disminuyendo el volumen durante la exhalación. Este proceso se lleva a cabo, principalmente, mediante la contracción y relajación del diafragma.

Gasométricas

• PaO₂: Presión arterial de oxígeno. Medida en mmHg o kPa (equivalencias en SI)
• PaCO₂: Presión arterial de anhídrido carbónico
  • Diferencia o gradiente alvéolo-arterial de oxígeno = PAO₂-PaO₂×D(A-a)O₂
• PAO₂: Presión alveolar de oxígeno
  • Presión alveolar de oxígeno (PAO₂)= PiO₂- PaCO₂/R
• PiO₂: Presión inspiratoria de oxígeno
  • A nivel del mar esto supone: [(760-47)×FiO₂]-PaCO₂/0,8
  • R= Cociente respiratorio, aprox 0,8 (relación entre consumo de O₂ (VO₂) y producción de CO₂ (VCO₂))
• FiO₂= Fracción inspiratoria de oxigeno (aprox 21%, a nivel del mar)
  • Para calcular los valores normales de la D(A-a)O₂, en función de la edad se puede emplear la siguiente ecuación : D(A-a)O₂= 2,5 + (0,21 × edad). En el nivel del mar, la presión parcial ejercida por el contenido de vapor de agua es de 47 mm Hg. y la del dióxido de carbono es de 40 mm Hg., lo que hace que la presión del aire alveolar seco sea de 713 mm Hg. (760 - 47 = 713).

Conceptos [

• Hipoxemia : disminución de la PaO₂ < 80 mmHg
• Hipoxia : disminución de la PaO₂ a nivel celular
• Insuficiencia respiratoria: disminución de la presión parcial de oxígeno (PaO₂) por debajo de 60 mmHg a nivel del mar. Dos tipos:
  • Parcial: disminución de la PaO₂ con PaCO₂ normal o baja
  • Global: disminución de PaO₂ y aumento de PaCO₂ (acidosis respiratoria)

aparato respiratorio

Composición del aire alveolar seco