8 Aparato respiratorio.

MÓDULO DE BASES ANATÓMICAS Y FISIOLÓGICAS DEL DEPORTE.
FISIOLOGÍA
El aparato respiratorio.
Contenidos
Unidad
8
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•
La función respiratoria.
Estructura anatómica del sistema respiratorio.
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•
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Mecánica respiratoria.
Intercambio y transporte de gases.
Respuestas respiratorias al ejercicio.
Por Justo García Sánchez
La función respiratoria
Es necesario, en primer lugar, distinguir entre respiración y ventilación:
•
Respiración:
El término respiración, a nivel celular, denota todos los procesos por los cuales
las células utilizan O2 y producen CO2. Se refiere al metabolismo aerobio que
requiere oxígeno y se lleva a cabo en las mitocondrias celulares. En éstas, en el
llamado ciclo de Krebs se produce dióxido de carbono (CO2), que es necesario liberar
ya que se acumula debido a su toxicidad. En general, se suele utilizar la palabra
respiración para hablar del intercambio de gases, aunque es una forma errónea.
El ciclo de Krebs es parte de la
vía catabólica que realiza la
oxidación de glúcidos, ácidos
grasos y aminoácidos hasta
producir CO2, liberando energía
en forma utilizable
•
Ventilación:
La ventilación es lo que vulgarmente se entiende por respiración: es la inhalación
de una mezcla de gases y la expulsión de dióxido de carbono.
Estructura anatómica del sistema
respiratorio
El sistema respiratorio puede dividirse en tracto superior (estructuras que se
encuentran fuera de la cavidad torácica) y tracto inferior (estructuras que se
encuentran dentro de la cavidad torácica).
Funcionalmente, también se incluyen estructuras accesorias como son la cavidad
oral, la caja costal y el diafragma.
Vías aéreas superiores
Constituidas por la nariz, la faringe y la laringe. Comunican por la parte anterior con
el exterior a través de los orificios externos y por la parte posterior con la faringe a
través de los orificios posteriores o coanas.
La nariz contiene tres cornetes que están cubiertos por mucosa
respiratoria. Esta mucosa, en el cornete inferior, tiene un rico aporte sanguíneo (otra
causa frecuente de hemorragia nasal o epíxtasis) cuya función es la de filtrar,
calentar y humidificar el aire, con lo que se prepara para que sus condiciones sean
más parecidas a las del tejido pulmonar (se puede pasar de 0º en el exterior a 37º en
el interior) y así evitar resfriados, infecciones,... Por esto es aconsejable inspirar o
coger aire por la nariz siempre que no sea muy grande la necesidad de aire en ese
momento, como cuando estamos un ejercicio de intensidad importante. En el
cornete superior, la mucosa, no es tan roja y tiene una función, principalmente,
olfatoria.
La faringe, también llamada garganta. Se trata de una estructura con
forma de tubo que une las cavidades nasales con la laringe. La parte que está en
contacto con la nariz se llama nasofarínge y es donde se encuentran los orificios de
comunicación con los oídos. Luego está la orofarínge y la que está en contacto con la
laringe, laringofarínge.
La laringe está tapizada por una membrana mucosa ciliada que ayuda
a eliminar las partículas de polvo y a calentar y humidificar el aire espirado.
Está constituida por diferentes cartílagos entre los que se encuentra el cartílago
tiroides (o nuez de Adán) que tiene en su interior las cuerdas vocales (por esto la
laringe es el órgano de la expresión hablada).
El paso de la faringe a la laringe está controlado por otro cartílago, llamado
epiglotis, que sólo se cierra al paso del bolo alimenticio, impidiendo el paso de la
tráquea
y
obligándole
a
pasar al esófago.
Si el paso no se
cierra es cuando
la comida va por
mal camino.
(Thibodeau, G.
Patton, K. 1995)
Vías aéreas inferiores
Formadas por la tráquea, los bronquios, los alvéolos y los pulmones.
La tráquea está formada por anillos cartilaginosos y en la parte interna sigue
manteniendo la mucosa ciliada propia del tracto respiratorio.
La tráquea proporciona el único camino para que el aire llegue a los pulmones;
una obstrucción puede ocasionar la muerte por asfixia.
Los bronquios principales son dos ramas que nacen de la tráquea. Estos, a su
vez, se van a dividir profusamente (bronquios secundarios, luego terciarios, hasta
llegar a los bronquiolos), pero ya dentro de los pulmones.
Las vías aéreas pulmonares están constituidas por las progresivas subdivisiones de
los bronquios principales hasta llegar a los alvéolos; esta progresiva división, que se
realiza exponencialmente, da lugar a que desde la tráquea que es sólo un conducto,
vaya ampliándose el número de conductos respiratorios hasta llegar a los bronquiolos
que son decenas de miles, para desembocar en millones de alvéolos.
La estructura de los bronquios principales es semejante a la de la tráquea, es
decir,
anillos
cartilaginosos
incompletos y por dentro, epitelio
ciliado.
A
progresando
medida
la
que
va
subdivisión,
los
bronquios secundarios y bronquiolos
van
perdiendo
cartilaginosa
y
la
al
estructura
final,
los
conductos alveolares y los alvéolos
sólo están formados por una capa
de epitelio.
Los
estructuras
alvéolos
son
las
primarias
intercambiadoras de gas que existen
en el tracto respiratorio. Son muy
eficaces la hora de intercambiar O2
y CO2 porque cada uno tiene una
pared extremadamente fina, que
está en contacto con los capilares
sanguíneos y existen millones de alvéolos en cada pulmón. La barrera a través de la
se intercambian los gases entre el aire alveolar y la sangre se denomina membrana
respiratoria. Esta membrana está formada por: el epitelio alveolar y el endotelio
capilar.
Los pulmones. La unión de cierto número de alvéolos forma un segmento
pulmonar y la unión de varios segmentos constituye el lóbulo pulmonar habiendo 5
lóbulos en ambos pulmones (tres en el derecho y dos en el izquierdo).
Rodeando a los pulmones está la pleura, la cual está constituida por dos capas: la
unida al tejido pulmonar (pleura visceral) y otra unida a la cara interna del tórax
(pleura parietal). En medio de las dos membranas hay un espacio virtual, llamado
espacio pleural, donde hay una cantidad mínima de líquido, denominado líquido
pleural que da lugar a que el movimiento de ambas capas
se realice al unísono. Cuando la caja torácica se expande debido a la actuación de los
músculos respiratorios, ello provoca que la pleura que está pegada a su pared
interior lo haga igualmente,
arrastrando a la pleura interna o pulmonar que a su vez ensancha los pulmones.
Mecánica respiratoria
Cada ciclo respiratorio se compone de:
•
inspiración: permite distender los pulmones y que el aire entre.
•
espiración: expulsión del aire.
La inspiración se efectúa cuando la contracción de los músculos respiratorios
produce un aumento del volumen torácico. El aire entra a los pulmones cuando la
presión intrapulmonar cae por debajo de la presión atmosférica.
La espiración se efectúa de manera pasiva cuando la presión intrapulmonar se
eleva por arriba de la atmosférica, con recuperación elástica de la jaula torácica y
contracción de los pulmones.
Intercambio y transporte de gases
El O2 contenido en los alvéolos (aire alveolar) pasa de éstos a la sangre y de
ésta a las células. En realidad, el intercambio de gases se realiza a dos niveles:
primeramente, a nivel alveolar, lo que constituye la respiración externa;
posteriormente, a nivel celular, entre sangre, líquido, intersticial y célula. Este
intercambio es la respiración interna o tisular.
El volumen total de aire que penetra al aparato respiratorio no es el que
participa en el intercambio alvéolo-sangre, sino sólo aquella parte que llega a los
alvéolos. La fracción de aire inspirado que llena los bronquios, la tráquea, las vías
respiratorias superiores, es funcionalmente inútil. Los espacios recién mencionados
representan el llamado “espacio muerto anatómico”, cuyo volumen promedio es
aproximadamente de 150 ml. Por lo tanto, de los 500 ml de aire inspirados
normalmente, sólo 350 ml participarán en el intercambio gaseoso a nivel pulmonar.
La ventilación alveolar utiliza, por lo tanto, sólo parcialmente los gases del
aire ambiental.
Los gases pasan del lugar de mayor al de menor presión. Así el O2 pasa de los
alvéolos a los capilares pulmonares y simultáneamente el CO2 de éstos a los alvéolos.
Respuestas respiratorias al ejercicio
Los mecanismos responsables de la hiperventilación que se produce en el
ejercicio son:
•
Estímulo central: Proviene del centro respiratorio y del hipotálamo.
•
Potenciación a corto plazo: Es un mecanismo no sensorial intrínseco que
provoca una amplificación de la respuesta ventilatoria a cualquier estímulo. Se
encuentra en las neuronas del tronco cerebral.
• Mecanismo de retroalimentación: Integrado por dos grupos:
Retroalimentación respiratoria: quimiorreceptores centrales, periféricos y
receptores en músculos respiratorios, pulmones y vías aéreas.
Retroalimentación no respiratoria: receptores en músculos, senos carotídeos,
receptores venosos y cardíacos.
Consumo de O2 y ventilación pulmonar
El consumo normal de O2 para el varón adulto joven en reposo es de 250
ml/min., pero en condiciones extremas este valor puede llegar a 3600 ml/min. sin
entrenamiento, 4000 ml/min. con entrenamiento deportivo, y 5100 ml/min. en un
corredor de maratón masculino.
El consumo de O2 y ventilación pulmonar total aumenta unas 20 veces desde
el estado de reposo al de ejercicio de intensidad máxima
Efecto del entrenamiento sobre la VO2 máx.
El consumo de O2 bajo un metabolismo aeróbico máximo (VO2 máx.) en
períodos cortos de entrenamiento (2-3 meses) solo aumenta el 10%. Sin embargo los
corredores de maratón presentan un VO2 máx. alrededor del 45% superior al de las
personas no entrenadas. En parte ese valor superior corresponde a determinación
genética, es decir, son personas que tienen mayor tamaño torácico en relación al
tamaño corporal y que poseen músculos respiratorios más fuertes.
Capacidad de difusión de Oxígeno
Se incrementa al triple de su valor la capacidad de difusión entre el estado de
reposo (23 ml/min.) y el de ejercicio máximo (64 ml/min.), esto se debe
principalmente a que el flujo sanguíneo a través de los capilares pulmonares es muy
lento e incluso nulo durante el estado de reposo, mientras que en el ejercicio el
incremento del flujo sanguíneo en los pulmones hace que todos los capilares se
hallen perfundidos al máximo, lo que brinda mayor superficie donde el O2 puede
difundir.
Gases sanguíneos
Tanto la PO2 como la PCO2 se mantienen casi normales, lo que indica gran
capacidad del sistema respiratorio para suministrar aireación adecuada de la sangre
incluso durante el ejercicio máximo.
En el ejercicio la respiración se estimula principalmente por mecanismos
neurógenos: por estímulo directo del centro respiratorio, por las mismas señales que
se transmiten desde el cerebro a los músculos para producir movimientos, y por
señales sensoriales hacia el centro respiratorio generadas en los músculos en
contracción y las articulaciones en movimiento.