El sistema respiratorio es el conjunto de órganos encargados de la expulsión de dióxido de carbono y la entrada de oxígeno al organismo. Este proceso se conoce como respiración.
Los seres vivos necesitan del oxígeno para realizar sus funciones, y, a la vez, producen compuestos que deben ser eliminados, como el dióxido de carbono. Es por esto que el sistema respiratorio y el sistema circulatorio tienen una interacción estrecha en el intercambio de gases.
Partes del sistema respiratorio
El sistema respiratorio está formado por las vías aéreas, los pulmones y los músculos respiratorios.
Vías aéreas
Las vías aéreas o tracto respiratorio comprenden los órganos que permiten el paso del aire hacia los pulmones. Estos órganos comprenden:
- Cavidad nasal: es la zona interior de la nariz. Su función principal es calentar, humedecer y filtrar el aire al inspirar. También en la cavidad nasal se encuentra el sentido del olfato, que nos permite distinguir los olores que nos rodean.
- Faringe: conecta la cavidad nasal y la cavidad oral. Se encuentra detrás de la boca y conduce el aire hasta la laringe. En la parte que se conecta a la nariz, se llama nasofaringe; en la que conecta con la boca, se llama orofaringe.
- Laringe: se encuentra entre la faringe y la tráquea. Una forma fácil de aprender cuál viene primero, si la laringe o la faringe, es siguiendo el orden alfabético: F está antes que la L. Su función es impedir la entrada de comida o líquidos hacia la tráquea y producir los sonidos a través de las cuerdas vocales.
- Tráquea: es un cilindro rígido que deja pasar el aire desde la laringe hasta los bronquios y se ubica delante del esófago. La rigidez se debe a anillos de cartílago, el mismo material que le da la estructura a las orejas y a la punta de la nariz. Este cartílago ayuda a que el tubo de la tráquea se mantenga abierto y no se aplaste cuando pasa el aire. La tráquea de los humanos mide entre 10 y 12 cm de largo y 2 cm de ancho. Está recubierta de una sustancia mucosa y unos pelitos o cilios que ayudan a atrapar las partículas extrañas que escaparon al filtrado de la nariz.
- Bronquios: son dos tubos que se dirigen cada uno a un pulmón. A su vez los bronquios continúan dividiéndose como las ramas de un árbol dentro de los pulmones, formando los bronquiolos.
Pulmones
Son los dos órganos mayores dentro de la caja torácica, uno a cada lado del corazón. Son diferentes, el pulmón derecho se separa en tres lóbulos por dos fisuras y el izquierdo, en dos lóbulos. Tienen un aspecto esponjoso y elástico, por lo que pueden variar su volumen durante los procesos de inspiración y espiración.
Dentro de los pulmones, los bronquios van dividiéndose hasta llegar a los bronquiolos terminales cuyas puntas terminan en unos racimos. Estos son los alveolos.
Asimismo, los pulmones están rodeados por una membrana o tela, llamada pleura.
En los pulmones se encuentran los alveolos. Son bolsas pequeñas parecidas a burbujas que se encuentran al final de todas las bifurcaciones de los bronquiolos. Estos sacos tienen el espesor de apenas una célula, y están bordeados por capilares, permitiendo el contacto directo con la sangre.
Es en los alveolos donde se produce el intercambio de oxígeno externo por dióxido de carbono interno. En el pulmón de los seres humanos hay alrededor de 300 millones de alveolos, cada uno con un tamaño de 0,3 mm.
Músculos respiratorios
Los músculos respiratorios están constituidos por el diafragma y los músculos intercostales. Gracias a ellos los pulmones se llenan y vacían de aire.
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Diafragma: es el músculo que se encuentra en el piso de la cavidad torácica, separándola del abdomen. Sobre él se asientan los pulmones. Cuando el diafragma se contrae, actúa como el émbolo de una jeringa cuando se hala para succionar un líquido. En este caso, el aire es succionado al interior de los pulmones.
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Músculos intercostales: estos son los músculos que están entre las costillas, los huesos que forman la caja torácica. El movimiento de estos músculos permite que las costillas se muevan hacia arriba, así los pulmones pueden expandirse al entrar el aire.
Vea también El cuerpo humano.
Mecanismo de la respiración
El mecanismo de la respiración o ventilación pulmonar ocurre cuando el aire entra por la nariz y pasa a la cavidad nasal. Luego sigue por la faringe y la laringe hasta la tráquea y llega a los bronquios. De aquí se distribuye por los pulmones hasta el final de las ramificaciones, donde el oxígeno se difunde a la sangre, y el dióxido de carbono pasa a los alveolos. Finalmente, el aire es expulsado cuando los músculos respiratorios se relajan.
La ventilación pulmonar comprende la entrada y salida de aire del organismo a través de la inspiración y la espiración. Podríamos decir que la ventilación pulmonar tiene dos etapas: inspiración y espiración.
Inspiración
La inspiración o inhalación es la fase activa de la respiración pulmonar. Ocurre cuando se contrae el diafragma y los músculos intercostales, empujando el tórax hacia abajo y hacia afuera. Esto produce un aumento en la capacidad torácica y, como consecuencia, la expansión de los pulmones y la disminución de la presión dentro del tórax.
El aire entra en los pulmones cuando la presión intrapulmonar es menor que la presión atmosférica (760 mmHg). En cada inspiración, entra aproximadamente medio litro de aire, del cual 150 ml se quedan en las vías aéreas. Como en estas vías no se produce el intercambio de gases, se habla de espacio anatómico muerto.
Espiración
La espiración es un proceso pasivo en reposo que sigue a la inspiración, con la reducción de la capacidad torácica y el aumento de la presión intrapulmonar. Esto provoca la expulsión del aire de los pulmones.
Intercambio de gases en la respiración
El intercambio de oxígeno y dióxido de carbono se produce a través de las paredes de los capilares y de los alveolos. El movimiento se hace por difusión pasiva, esto es, los gases se mueven desde donde hay una mayor presión a una menor presión. Para esto, no se requiere de energía.
El oxígeno que entra a los pulmones está a una presión de 100 mmHg, mientras en la sangre capilar está a 40 mmHg. Por eso, el oxígeno fluye desde el espacio alveolar hasta el glóbulo rojo.
Por otro lado, el dióxido de carbono difunde mucho más rápido por los tejidos por su mayor solubilidad. Cuando el glóbulo rojo llega cargado de dióxido de carbono a los pulmones, el dióxido de carbono pasa al espacio alveolar donde la presión de este gas es mucho menor.
¿Cuáles son los mecanismos de defensa del sistema respiratorio?
Dentro de la cavidad nasal, los pelos, cilios y moco atrapan el polvo y pequeñas partículas, filtrando el aire que entra a los pulmones.
Las partículas que se depositan en los bronquios, son barridas hacia afuera por los cilios y el moco de las paredes, y pasan a la garganta donde pueden ser tragadas o expectoradas.
Las partículas que llegan a los alveolos son atrapadas por células del sistema inmunitario.
Mecanismos regulatorios del sistema respiratorio
La respiración está bajo control voluntario e involuntario en ciertas condiciones. El proceso automático es controlado por los centros respiratorios en el tallo encefálico y la médula. Sin embargo, cuando contenemos la respiración o nos hiperventilamos, es la corteza cerebral la que está a cargo.
En momentos que sentimos miedo o rabia son el hipotálamo y el sistema límbico los que alteran nuestro patrón de respiración.
La presión parcial del dióxido de carbono en la sangre es el factor más importante en el control de la respiración. La respuesta de ventilación disminuye si se reduce la presión de dióxido de carbono.
¿Cómo afecta la contaminación del aire al sistema respiratorio?
La contaminación atmosférica se produce principalmente por las industrias y los vehículos, problema que se agrava en las grandes ciudades. Gases como óxidos de nitrógeno y azufre, monóxido de carbono e hidrocarburos llegan hasta los pulmones, causando serios daños.
También se encuentran pequeñas partículas contaminantes dispersas en el aire en forma de aerosoles, como el polvo y el humo, que pueden ser inhaladas.
Entre los efectos que producen los gases y partículas contaminantes en el aire están:
- Inflamación de las vías aéreas superiores.
- Inflamación de los bronquios.
- Rinitis y problemas alérgicos.
- Posibilidad de desarrollo de cáncer.
Vea también Contaminación.
