Esta animación ilustra el sistema respiratorio humano de una forma sin precedentes. Emprendamos juntos este viaje. No sólo el oxígeno, que es importante para nosotros, forma parte del aire que respiramos.
El agua también entra en nuestro sistema respiratorio, así como otros gases, como el criptón, o incluso el radón radiactivo. Además, forman parte del aire partículas pequeñas y grandes que no deberían entrar en nuestras vías respiratorias inferiores. Para ello, las vías respiratorias superiores disponen de ciertos mecanismos de protección. Las partículas grandes de suciedad o los insectos son detenidos en la cavidad nasal por nuestro vello nasal.
Las partículas pequeñas son atrapadas por la mucosa nasal. En la mucosa nasal hay células ciliadas. Estos cilios se mueven en forma de onda.
Esto permite que los cilios empujen el moco nasal, producido por las células caliciformes, hacia la faringe. De este modo, las pequeñas partículas atrapadas por el moco nasal son deglutidas. Este proceso se denomina depuración mucociliar. Además, las vías respiratorias superiores, como las cavidades nasal y oral, calientan y humedecen el aire inspirado. Durante el acto de tragar, la epiglotis, que está unida a la lengua, se encarga de que ningún alimento o líquido pueda entrar en las vías respiratorias inferiores.
Para ello, la epiglotis cierra la laringe durante la deglución para que el bolo alimenticio se deslice hacia el esófago. La tráquea, justo debajo de la laringe, está rodeada de anillos incompletos de cartílago y alino, como refuerzo. Cerca del corazón, la tráquea se ramifica en dos bronquios principales.
Los bronquios principales conducen a los pulmones izquierdo y derecho. El pulmón izquierdo solo tiene dos lóbulos, superior e inferior, mientras que el pulmón derecho tiene tres lóbulos. El corazón, situado en el centro, Bombea sangre desoxigenada a los pulmones a través de las arterias pulmonares. La sangre oxigenada regresa al corazón a través de las venas pulmonares y finalmente a todos los órganos. Los bronquios principales forman los troncos del árbol bronquial.
Como las ramas de un árbol, el sistema tubular de los pulmones comienza aquí, en ramas cada vez más finas. El pulmón derecho tiene tres lóbulos con diez segmentos pulmonares. Cada segmento pulmonar recibe su propio suministro de aire y sangre.
En los extremos del árbol bronquial hay pequeños sacos de aire, llamados alvéolos. Se calcula que el ser humano tiene entre 300 y 400 millones de alvéolos. Las ramas grandes con cartílago se denominan bronquios. Las ramas finas al final de un árbol bronquial se denominan bronquiolos. En lugar de cartílago, los bronquiolos están rodeados de fibras elásticas y músculo liso.
El intercambio de gases se produce con la ayuda de los alvéolos. Los alvéolos individuales se encuentran en las paredes de los bronquiolos respiratorios. Varios alvéolos se agrupan al final de un bronquiolo respiratorio para formar un saco alveolar que es alimentado por un conducto alveolar.
Los alvéolos tienen un tamaño aproximado de 50 micrómetros. Se agrandan considerablemente durante la inhalación. Los alvéolos están compuestos en gran parte por células delgadas, denominadas neumocitos de tipo 1. Estas células son extremadamente finas, lo que permite la difusión del oxígeno y el dióxido de carbono.
El aire con el oxígeno necesario entra en los alvéolos a través del conducto alveolar. Aquí comienza el intercambio de gases. Todos los alvéolos están cubiertos por una red de finos vasos sanguíneos. De este modo, la sangre desoxigenada puede enriquecerse con oxígeno y al mismo tiempo, liberar el dióxido de carbono innecesario en los alvéolos.
Esto se consigue con la ayuda de los glóbulos rojos. Los eritrocitos. Los eritrocitos se desplazan por los vasos sanguíneos y absorben el oxígeno, que aquí se muestra en azul. El hierro Fe de estos glóbulos se encarga de fijar el oxígeno.
Un ión de hierro puede unirse a una molécula de oxígeno para que éste pueda ser transportado. Al mismo tiempo, el dióxido de carbono presente en el torrente sanguíneo y emitido por los glóbulos rojos se difunde hacia los alvéolos. Esto es posible gracias a la difusión. En los alvéolos hay mucho oxígeno, mientras que en los vasos sanguíneos hay mucho dióxido de carbono. Esta diferencia de concentración acaba equilibrándose gracias a la difusión.
Así es como se igualan las diferencias de concentración. Veamos ahora cómo se transporta el aire y por tanto el oxígeno a nuestros pulmones. Nuestro cuerpo tiene varios músculos que inflan y desinflan los pulmones.
Los músculos del cuello se encargan de fijar y elevar el esternón y las costillas superiores. Y ciertos músculos situados entre las costillas suben y bajan todas las demás costillas. Sin embargo, el músculo más importante de la respiración no se encuentra en la zona del cuello ni del pecho, sino cerca del abdomen. El diafragma es el responsable de la mayor parte del trabajo respiratorio. En primer lugar, veamos más de cerca la respiración torácica a través de los músculos del cuello y las costillas.
Debido a su disposición y a la contracción de los músculos costales, las costillas giran hacia afuera. Esto provoca un aumento de volumen, sobre todo en las regiones inferiores, es decir, las costillas caudales. El movimiento de las costillas puede imaginarse como el asa de un cubo. El asa se muestra aquí en rojo. El aumento del volumen torácico se produce no solo lateralmente, sino también sagitalmente.
El esternón también rota, como se ve aquí. El movimiento del esternón puede asimilarse al de la palanca de una bomba. De este modo, se puede visualizar fácilmente el aumento y la disminución del volumen pulmonar.
Cuando los pulmones se inflan, se crea una presión negativa en los pulmones y aspiramos. Cuando los pulmones se desinflan, se crea una presión positiva y el aire sale de los pulmones. Aquí podemos ver el proceso de inhalación y exhalación desde abajo. Como ya se ha indicado, además de la respiración torácica, podemos utilizar la respiración diafragmática. Puede realizarse por separado o en cooperación con la respiración torácica.
La respiración diafragmática es la forma natural de respirar en reposo. Durante la respiración diafragmática, el diafragma sube y baja. Para que los pulmones se inflen y desinflen, el cuerpo tiene una pleura.
La pleura sirve de lubricante fuera de los pulmones, para permitir los movimientos ascendentes y descendentes contra la pared torácica. Para ello, la pleura interna recubre los pulmones. La pleura externa recubre la caja torácica y el diafragma. Esto permite que la pleura interna se desplace contra la pleura externa.
Entre estas dos capas se encuentra la cavidad pleural, que aquí se muestra en amarillo.