Aparello respiratorio

Aparello respiratorio
Vista esquemática do aparello respiratorio humano (en castelán)
Esquema do aparello respiratorio humano
Latín	systema respiratorium

O sistema, aparello ou aparato respiratorio dun organismo aerobio, é un sistema biolóxico constituído por un conxunto específico de órganos e estruturas que interveñen na respiración, é dicir, no intercambio de gases respiratorios (osíxeno e dióxido de carbono) entre o organismo e a súa contorna. A anatomía e fisioloxía do sistema respiratorio é moi variable, dependendo do tamaño do organismo, do hábitat no que vive, e da súa historia evolutiva.

Nos animais terrestres, a superficie respiratoria interiorízase como revestimentos dos pulmóns.^[1] A hematose ou intercambio de gases nos pulmóns ocorre en millóns de pequenas saquetas, chamadas alvéolos nos mamíferos e réptiles, e aurículas nas aves. Estas microscópicas saquetas de aire teñen un abastecemento de sangue moi rico, poñendo así o aire en estreito contacto co sangue.^[2] Estas saquetas aéreas comunícanse co ambiente externo a través dun sistema de vías respiratorias, ou tubos ocos, dos cales o máis grande é a traquea, que se ramifica no medio do peito nos dous bronquios principais. Estes entran nos pulmóns onde se ramifican en bronquios secundarios e terciarios, progresivamente máis estreitos, que se ramifican en numerosos tubos máis pequenos, os bronquíolos, chamados parabronquios nas aves, que rematan cadanseu nun alvéolo pulmonar nos mamímeros e nunha aurícula nas aves. O aire ten que ser bombeado desde o ambiente ata os alvéolos ou aurículas polo proceso de respiración que realizan os músculos da respiración.

Na maioría dos peixes e un número significativo doutros animais acuáticos, tanto vertebrados coma invertebrados, o sistema respiratorio consta de branquias, que son órganos parcial ou totalmente externos, bañados no ambiente acuoso. Esta auga flúe sobre as branquias por diversos medios activos ou pasivos. O intercambio de gases prodúcese nas branquias, que consisten en filamentos delgados ou moi planos e láminas que expoñen unha superficie moi grande de tecido vascularizado á auga.

Outros animais, coma os insectos, teñen sistemas respiratorios con características anatómicas moi simples, e nos anfibios a pel mesma xoga un rol vital no intercambio de gases. As plantas tamén teñen sistemas respiratorios, pero a direccionalidade do intercambio de gases pode ser oposta á dos animais. O sistema respiratorio das plantas inclúe características anatómicas coma as estomas, que se atopan en varias partes da planta.^[3]

Os seres unicelulares respiran por medio de difusión a través da súa membrana celular. (Ver célula). Os organismos pluricelulares simples, como as hidras e as medusas que están compostas de dúas capas de células, tamén realizan o intercambio respiratorio por difusión, pois todas as súas células superficiais están en contacto coa auga, que contén osíxeno disolto.

As miñocas realizan o intercambio de gases a través da súa pel (respiración cutánea).

Os moluscos xeralmente posúen branquias que permiten o intercambio de gases entre o medio acuoso e os seus sistemas circulatorios. Estes animais tamén posúen un corazón que bombea o sangue que contén hemocianina como a súa molécula captadora de osíxeno.^[4] Polo tanto, este sistema respiratorio é similar ao dos peixes vertebrados. O sistema respiratorio dos gasterópodos pode incluír branquias ou un pulmón.

Algunhas especies de cangrexo usan un órgano respiratorio chamado pulmón branquiostegal.^[5] A súa estrutura en forma de branquia aumenta a superficie para o intercambio de gases, que é máis axeitado para tomar osíxeno do aire que da auga. Algunhas das arañas e dos ácaro máis pequenos poden respirar simplemente intercambiando gas pola superficie do corpo. As arañas máis grandes, os escorpións e outros artrópodos usan un pulmón primitivo.

A maioría dos insectos respiran pasivamente a través dos seus espiráculos (aberturas especiais no exoesqueleto) e o ar chega a todas as partes do corpo mediante unha serie de tubos cada vez máis pequenos chamados traqueas cando os seus diámetros son relativamente grandes e traqueolas cando é moi pequeno. As traqueolas entran en contacto con células individuais de todo o corpo.^[4] Están parcialmente cheas de fluído, que se pode retirar das traqueolas individuais cando os tecidos, como os músculos, están activos e teñen unha gran demanda de osíxeno, achegando o aire ás células activas.^[4] Isto é probablemente provocado pola acumulación de ácido láctico nos músculos activos causando un gradiente osmótico, movendo a auga fóra das traqueolas e das células activas. A difusión de gases é efectiva a pequenas distancias pero non a maiores. Esta é unha das razóns polas que os insectos son relativamente pequenos. Os insectos que non teñen espiráculos e traqueas, como algúns colémbolos, respiran directamente a través da pel, tamén por difusión de gases.^[6]

O número de espiráculos que ten un insecto varía entre as especies; con todo, sempre veñen en parellas, un a cada lado do corpo e normalmente un par por segmento. Algúns dipluros teñen once, con catro pares no tórax, pero na maioría das formas antigas de insectos, como libélulas e saltóns, hai dous espirais torácicos e oito abdominais. Non obstante, na maioría dos restantes insectos hai menos. É no nivel das traqueolas onde se reparte osíxeno ás células para respirar.

Críase que os insectos intercambiaban gases co medio ambiente continuamente pola simple difusión de gases no sistema traqueal. Porén, máis recentemente, documentáronse grandes variacións nos patróns ventilatorios dos insectos e a respiración dos insectos parece ser moi variable. Algúns pequenos insectos non demostran movementos respiratorios continuos e poden carecer de control muscular dos espirais. Outros empregan a contracción muscular do abdome xunto coa contracción espiritual coordinada e a relaxación para xerar patróns de intercambio cíclico de gases e reducir a perda de auga á atmosfera. A forma máis extrema destes patróns denomínase ciclos de intercambio de gas descontinuos.^[7]

Os peixes introducen auga a través da súa boca bañando as branquias onde captan osíxeno e liberan o dióxido de carbono; logo expulsan a auga a través do opérculo (unha abertura que teñen a cada lado do corpo).^[8]

Tanto os pulmóns como a pel serven como órganos respiratorios nos anfibios. A ventilación dos pulmóns nos anfibios depende da ventilación da presión positiva. Os músculos baixan o solo da cavidade oral, agrandándoa e atraendo o ar polas fosas nasais cara á cavidade oral. Coas fosas nasais e a boca pechadas, entón empúxase o solo da cavidade oral cara a arriba, o que obriga o ar a baixar a traquea cara aos pulmóns. A pel destes animais está moi vascularizada e húmida, manténdose a través da secreción de moco procedente de células especializadas e está implicada na respiración cutánea. Aínda que os pulmóns son órganos primarios para o intercambio de gases entre o sangue e o ar ambiental (cando están fóra da auga), as propiedades únicas da pel axudan ao intercambio rápido de gases cando os anfibios están mergullados en auga rica en osíxeno.^[9] Algúns anfibios teñen branquias nas fases iniciais do seu desenvolvemento (por exemplo, os cágados de ras ou sapos), mentres que outros os conservan na idade adulta, como algunhas salamandras.^[4]

A estrutura anatómica dos pulmóns é menos complexa nos réptiles que nos mamíferos, xa que os réptiles carecen da extensa estrutura arbórea das vías respiratorias que se atopa nos pulmóns dos mamíferos. Non obstante, o intercambio de gases nos réptiles prodúcese nos alvéolos.^[4] Os réptiles non posúen diafragma. Así, a respiración prodúcese a través dun cambio no volume da cavidade corporal que é controlado pola contracción dos músculos intercostais en todos os réptiles agás nas tartarugas. Nelas, a contracción de pares específicos de músculos dos flancos regula a inhalación e a exhalación.^[10]

O sistema respiratorio das aves difire significativamente do dos mamíferos. En primeiro lugar, teñen pulmóns ríxidos que non se expanden e contraen durante o ciclo respiratorio. En lugar diso, teñen un extenso sistema de sacos aéreos distribuídos polos seus corpos actúan como o fol que atrae o ar ambiental aos sacos e expulsan o ar rexeitado despois de que pasou polos pulmóns.^[4] As aves tampouco teñen diafragma nin cavidades pleurais.

Os pulmóns das aves son máis pequenos que os mamíferos de tamaño comparable, mais os sacos aéreos representan o 15% do volume corporal total, en comparación co 7% dos alvéolos que actúan como fol nos mamíferos.^[11]

A inhalación e a exhalación prodúcense aumentando e diminuíndo alternativamente o volume de toda a cavidade toraco-abdominal (ou celoma) empregando os músculos abdominais e costais.^[12][13][14] Durante a inhalación os músculos unidos ás costelas vertebrais contráense inclinándose cara a adiante e cara a fóra. Isto empuxa as costelas esternais, ás que están unidas case en ángulo recto, cara a abaixo e cara a adiante, levando o esterno (coa súa quilla prominente) na mesma dirección. Isto aumenta os diámetros vertical e transversal da porción torácica do tronco. O movemento cara a adiante e cara a abaixo, en particular, do extremo posterior do esterno tira a parede abdominal cara a abaixo, aumentando tamén o volume desa rexión do tronco.^[12] O aumento de volume de toda a cavidade do tronco reduce a presión do aire en todos os sacos aéreos toraco-abdominais, facendo que se enchan de aire.

Nos humanos e noutros mamíferos, a anatomía dun sistema respiratorio típico é o tracto respiratorio. O tracto divídese en tracto superior e inferior. O tracto superior inclúe o nariz, as cavidades nasais, os seos, a farinxe e a parte da larinxe por riba dos pregamentos vocais. O tracto inferior inclúe a parte inferior da larinxe, a traquea, os bronquios, os bronquíolos e os alvéolos.

Os cabalos teñen respiración nasal obrigada, o que significa que son diferentes a moitos outros mamíferos porque non teñen a posibilidade de respirar pola boca e deben tomar o ar polo nariz.

Os elefantes son os únicos mamíferos que se sabe que non teñen espazo pleural. Pola contra, a pleura parietal e a visceral están compostas por tecido conectivo denso e están unidas entre si mediante tecido conectivo laxo.^[15] Esta falta de espazo pleural, xunto cun diafragma infrecuentemente groso, crese que son adaptacións evolutivas que permiten ao elefante permanecer baixo a auga durante longos períodos de tempo mentres respira a través da súa trompa, que emerxe como un snorkel.^[16] Nos elefantes, os pulmóns están unidos ao diafragma e a respiración depende principalmente do diafragma en lugar da expansión da caixa torácica.^[17]

Nos seres humanos, o sistema respiratorio consiste nas vías aéreas, pulmóns e músculos respiratorios, que provocan o movemento do aire tanto cara a dentro como cara a fóra do corpo. O intercambio de gases é o intercambio de osíxeno e dióxido de carbono, do corpo co seu medio. Dentro do sistema alveolar dos pulmóns, as moléculas de osíxeno e dióxido de carbono intercámbianse pasivamente, por difusión, entre o contorno gasoso e o sangue. Así, o sistema respiratorio facilita a osixenación coa remoción contaminante do dióxido de carbono (e outros gases que son refugallos do metabolismo) da circulación.

O sistema tamén axuda a manter o balance entre ácidos e bases no corpo a través da remoción eficiente do dióxido de carbono do sangue.

O home utiliza respiración pulmonar cuxo aparello respiratorio divídese conceptualmente en:

• Sistema de condución: fosa nasal, boca, farinxe, larinxe, traquea, bronquios principais, bronquios lobulares, bronquios segmentarios e bronquíolos.
• Sistema de intercambio: condutos e os sacos alveolares. O espazo morto anatómico, ou zona non respiratoria (non hai intercambios gasosos) da árbore bronquial inclúe as 16 primeiras xeracións bronquiais, sendo o seu volume duns 150 mililitros.

Fisioloxicamente consta dun primeiro momento de inhalación, no que a expansión da caixa torácica xera unha (perda de presión (baleiro) que provoca o ingreso de aire atmósferico ata os sacos alveolares onde o sangue libreiro principalmente dióxido de carbono e incorpora osíxeno por difusión. Logo, o tórax contráese (chamado exhalación) expulsando este aire. Estes movementos as persoa realízanos a maior parte do tempo de forma automática (controlado polo sistema nervioso autónomo), aínda que tamén pode realizarse de xeito controlado, sobre todo para mellorar o rendemento deportivo, ata a apnea.

O volume de aire que entra e sae do pulmón por minuto, ten certa sincronía co sistema cardiovascular e o ritmo circadiano (como diminución da frecuencia de inhalación/exhalación durante a noite e nisto de vixilia/sono). Variando entre 6 a 80 litros (dependendo da demanda).

O organismo sempre conserva unha atracción inspirada de osíxeno do 21 % (FiO₂) porque a composición da terra é constante, mais a medida que vai aumentando a altitude irá baixando a presión atmosférica e polo tanto a concentración de osíxeno que inspiramos tamén diminuirá.

Dáse entón o fenómeno da hipoxia que ten como consecuencias:

• Inmediatas: Hai taquicardia e aumento do gasto cardíaco, aumento da resistencia da arteria pulmonar, hiperventilación (que se é excesiva pode levar a unha alcalose metabólica), cambios psicóticos, o aumento da frecuencia respiratoria e o aumento da presión venosa é polo aumento do ton enérxico.
• Crónicas: Aumento da masa de glóbulos vermellos, aumento do p50, compensación renal da alcalose respiratoria, aumento da densidade de capilares musculares e aumento do número de mitocondrias e dos seus enzimas oxidativos.

• PaO2: Presión arterial de osíxeno. Medida en mmHg ou kPa (equivalencias en SE)
• PACO2: Presión arterial de anhídrido carbónico.
  • Diferenza ou gradiente alvéolo-arterial de osíxeno = PAO2-PaO2×D(A-a)Ou2
• PAO2: Presión alveolar de osíxeno
  • Presión alveolar de osíxeno (PAO2)= PiO2- PACO2/R
• PiO2: Presión inspiratoria de osíxeno
  • A nivel do mar isto supón: [(760-47)×FiO2]-PACO2/0,8
  • R= Cociente respiratorio, aprox 0,8 (relación entre consumo de Ou2 (VO2) e produción de CO2 (VCO2))
• FiO2= Fracción inspiratoria de oxigeno (aprox 21%, a nivel do mar)
  • Para calcular os valores normais da D(A-a)Ou2, en función da idade pódese empregar a seguinte ecuación : D(A-a)Ou2= 2,5 (0,21 × idade). No nivel do mar, a presión parcial exercida polo contido de vapor de auga é de 47 mm Hg. e a do dióxido de carbono é de 40 mm Hg., o que fai que a presión do aire alveolar seco sexa de 713 mm Hg. (760 - 47 = 713).

• Hipoxemia : diminución da PaO2 < 80 mmHg
• Hipoxia : diminución da PaO2 a nivel celular
• Insuficiencia respiratoria: diminución da presión parcial de osíxeno (PaO2) por baixo de 60 mmHg a nivel do mar. Dous tipos:
  • Parcial: diminución da PaO2 con PACO2 nomal ou baixa
  • Global: diminución de PaO2 e aumento de PACO2 (acidose respiratoria)

Nitróxeno	78 %
Osíxeno	21 %
Argon e helio	0,92 %
Dióxido de carbono	0,04 %
Vapor de auga	0,04 %

Osíxeno	20,98%
Nitróxeno	78,06%
Anhídrido carbónico	0,04%
Argon e helio	0,92%

Os trastornos do sistema respiratorio pódense clasificar en varios grupos xerais:

• Condicións obstrutivas das vías respiratorias (por exemplo, enfisema, bronquite, asma)
• Condicións restritivas pulmonares (por exemplo, fibrose, sarcoidose, dano alveolar, derramo pleural)
• Doenzas vasculares (por exemplo, edema pulmonar, embolia pulmonar, hipertensión pulmonar)
• Enfermidades infecciosas, ambientais e outras (por exemplo, pneumonía, tuberculose, asbestose, doenzas relacionadas coa contaminación)
• Cancros primarios (por exemplo, carcinoma bronquial, mesotelioma)
• Cancros secundarios (por exemplo, cancros que se orixinaron noutros lugares do corpo, pero que se sementaron nos pulmóns)
• Tensioactivo insuficiente (por exemplo, síndrome de angustia respiratoria en bebés prematuros)

Os trastornos do sistema respiratorio adoitan ser tratados por un pneumólogo e un terapeuta respiratorio.

Se hai unha incapacidade para respirar ou unha insuficiencia respiratoria pódese ter que empregar un ventilador médico.

Wikimedia Commons ten máis contidos multimedia na categoría:  Aparello respiratorio

• Absceso pulmonar
• Doenza pulmonar obstrutiva crónica
• Espirometría
• Espirómetro
• Hemoptise
• Osíxeno
• Mecanismo da respiración
• Meditación
• Mediastino
• Tromboembolismo pulmonar
• Síndrome de apnea-hipopnea durante e sono
• Síndrome Respiratoria Aguda Severa
• Sociedad Española de Patoloxía do Aparello Respiratorio

• Aparello respiratorio
• Enfermidades respiratorias na infancia, resumo realizado por GreenFacts dun informe da Comisión Europea
• Medline (en castelán)
• CDC.gov/nchstp/tb Páxina CDC sobre tuberculose