El tracto respiratorio es la subdivisión del sistema respiratorio involucrada en el proceso de conducción de aire a los alvéolos para fines de intercambio de gases en los mamíferos . [1] El tracto respiratorio está revestido con epitelio respiratorio como mucosa respiratoria. [2]
El aire se inhala a través de la nariz hasta la cavidad nasal , donde una capa de mucosa nasal actúa como filtro y atrapa los contaminantes y otras sustancias nocivas que se encuentran en el aire. A continuación, el aire pasa a la faringe , un conducto que contiene la intersección entre el esófago y la laringe . La abertura de la laringe tiene una solapa especial de cartílago, la epiglotis , que se abre para permitir el paso del aire pero se cierra para evitar que los alimentos se desplacen hacia las vías respiratorias.
Desde la laringe , el aire pasa a la tráquea y baja hasta la intersección conocida como carina , que se ramifica para formar los bronquios primarios (principales) derecho e izquierdo . Cada uno de estos bronquios se ramifica en un bronquio secundario (lobar) que se ramifica en bronquios terciarios (segmentarios) , que se ramifican en vías respiratorias más pequeñas llamadas bronquiolos que finalmente se conectan con pequeñas estructuras especializadas llamadas alvéolos que funcionan en el intercambio de gases .
Los pulmones , que se encuentran en la cavidad torácica , están protegidos de daños físicos por la caja torácica . En la base de los pulmones hay una lámina de músculo esquelético llamada diafragma . El diafragma separa los pulmones del estómago y los intestinos . El diafragma es también el principal músculo de la respiración y está controlado por el sistema nervioso simpático .
Los pulmones están recubiertos por una membrana serosa que se pliega sobre sí misma para formar la pleura , una barrera protectora de dos capas. La pleura visceral interna cubre la superficie de los pulmones y la pleura parietal externa está adherida a la superficie interna de la cavidad torácica. La pleura encierra una cavidad llamada cavidad pleural que contiene líquido pleural . Este líquido se utiliza para disminuir la cantidad de fricción que experimentan los pulmones durante la respiración.
El tracto respiratorio se divide en vías respiratorias superiores y vías respiratorias inferiores . Las vías respiratorias superiores o tracto respiratorio superior incluyen la nariz y los conductos nasales, los senos paranasales , la faringe y la porción de la laringe por encima de las cuerdas vocales . Las vías respiratorias inferiores o tracto respiratorio inferior incluyen la porción de la laringe debajo de las cuerdas vocales, la tráquea , los bronquios y los bronquiolos . Los pulmones pueden incluirse en el tracto respiratorio inferior o como una entidad separada e incluyen los bronquiolos respiratorios, los conductos alveolares , los sacos alveolares y los alvéolos . [3]
El tracto respiratorio también puede dividirse en una zona conductora y una zona respiratoria , en función de la distinción entre transportar gases o intercambiarlos .
La zona de conducción incluye estructuras fuera de los pulmones ( nariz , faringe , laringe y tráquea ) y estructuras dentro de los pulmones (bronquios, bronquiolos y bronquiolos terminales). La zona de conducción conduce el aire inhalado que se filtra, se calienta y se humedece hacia los pulmones. Representa la primera a la decimosexta división del tracto respiratorio. La zona de conducción es la mayor parte del tracto respiratorio que conduce los gases dentro y fuera de los pulmones, pero excluye la zona respiratoria que intercambia gases. La zona de conducción también funciona para ofrecer una vía de baja resistencia para el flujo de aire. Proporciona un papel de defensa importante en sus capacidades de filtrado.
La zona respiratoria incluye los bronquiolos respiratorios, los conductos alveolares y los alvéolos, y es el lugar donde se produce el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono con la sangre. Los bronquiolos respiratorios y los conductos alveolares son responsables del 10% del intercambio de gases. Los alvéolos son responsables del 90% restante. La zona respiratoria representa la división 16 a la 23 del tracto respiratorio.
A partir de los bronquios, los tubos divisores se hacen progresivamente más pequeños, con un estimado de 20 a 23 divisiones antes de terminar en un alvéolo. [1]
El tracto respiratorio superior puede referirse a las partes del sistema respiratorio que se encuentran por encima de las cuerdas vocales o por encima del cartílago cricoides . [4] [5] La laringe a veces se incluye tanto en las vías respiratorias superiores como en las inferiores. [6] La laringe también se llama caja de la voz y tiene el cartílago asociado que produce el sonido. El tracto consta de la cavidad nasal y los senos paranasales , la faringe ( nasofaringe , orofaringe y laringofaringe ) y, a veces, incluye la laringe.
El tracto respiratorio inferior o vía aérea inferior se deriva del intestino anterior en desarrollo y consta de la tráquea , los bronquios (primarios, secundarios y terciarios), los bronquiolos (incluidos los terminales y respiratorios) y los pulmones (incluidos los alvéolos ). [7] A veces también incluye la laringe.
El tracto respiratorio inferior también se denomina árbol respiratorio o árbol traqueobronquial , para describir la estructura ramificada de las vías respiratorias que suministran aire a los pulmones e incluye la tráquea, los bronquios y los bronquiolos. [8]
En cada punto de división o generación , una vía aérea se ramifica en dos vías aéreas más pequeñas. El árbol respiratorio humano puede constar en promedio de 23 generaciones, mientras que el árbol respiratorio del ratón tiene hasta 13 generaciones. Las divisiones proximales (las más cercanas a la parte superior del árbol, como los bronquios) funcionan principalmente para transmitir aire a las vías respiratorias inferiores. Las divisiones posteriores, que incluyen los bronquiolos respiratorios, los conductos alveolares y los alvéolos, están especializadas en el intercambio de gases .
La tráquea es el tubo más grande del tracto respiratorio y está formada por anillos traqueales de cartílago hialino . Se ramifica en dos bronquios, un bronquio principal izquierdo y uno derecho . Los bronquios se ramifican en secciones más pequeñas dentro de los pulmones, llamadas bronquiolos . Estos bronquiolos dan lugar a los sacos de aire en los pulmones llamados alvéolos . [10]
Los pulmones son los órganos más grandes del tracto respiratorio inferior. Están suspendidos dentro de la cavidad pleural del tórax. Las pleuras son dos membranas delgadas, de una capa de células de espesor, que rodean los pulmones. La interna ( pleura visceral ) cubre los pulmones y la externa ( pleura parietal ) recubre la superficie interna de la pared torácica. Esta membrana secreta una pequeña cantidad de líquido, lo que permite que los pulmones se muevan libremente dentro de la cavidad pleural mientras se expanden y contraen durante la respiración. Los pulmones se dividen en diferentes lóbulos. El pulmón derecho es más grande que el izquierdo, debido a que el corazón está situado a la izquierda de la línea media. El pulmón derecho tiene tres lóbulos: superior, medio e inferior (o superior, medio e inferior), y el pulmón izquierdo tiene dos: superior e inferior (o superior e inferior), más una pequeña porción en forma de lengua del lóbulo superior conocida como língula. Cada lóbulo se divide a su vez en segmentos llamados segmentos broncopulmonares . Cada pulmón tiene una superficie costal, adyacente a la caja torácica; una superficie diafragmática, que mira hacia abajo, hacia el diafragma; y una superficie mediastínica, que mira hacia el centro del pecho y se apoya contra el corazón, los grandes vasos y la carina, donde los dos bronquios principales se ramifican desde la base de la tráquea.
Los alvéolos son pequeños sacos de aire en los pulmones donde se produce el intercambio de gases. El número medio de alvéolos en un pulmón humano es de 480 millones. [11] Cuando el diafragma se contrae, se genera una presión negativa en el tórax y el aire entra rápidamente para llenar la cavidad. Cuando eso sucede, estos sacos se llenan de aire, haciendo que el pulmón se expanda. Los alvéolos son ricos en capilares, llamados capilares alveolares. Aquí los glóbulos rojos absorben el oxígeno del aire y luego lo llevan de vuelta en forma de oxihemoglobina, para nutrir las células. Los glóbulos rojos también transportan dióxido de carbono (CO 2 ) fuera de las células en forma de carbaminohemoglobina y lo liberan en los alvéolos a través de los capilares alveolares. Cuando el diafragma se relaja, se genera una presión positiva en el tórax y el aire sale rápidamente de los alvéolos expulsando el dióxido de carbono.
El tracto respiratorio está cubierto de epitelio , que varía a lo largo del tracto. Hay glándulas y moco producido por células caliciformes en algunas partes, así como músculo liso , elastina o cartílago . El epitelio desde la nariz hasta los bronquiolos está cubierto de epitelio columnar pseudoestratificado ciliado , comúnmente llamado epitelio respiratorio . [12] Los cilios se mueven en una dirección, moviendo el moco hacia la garganta donde se traga. Al descender por los bronquiolos, las células adquieren una forma más cuboidal pero aún están ciliadas.
Las glándulas son abundantes en las vías respiratorias superiores, pero hay menos en las inferiores y están ausentes a partir de los bronquiolos. Lo mismo ocurre con las células caliciformes, aunque hay algunas dispersas en los primeros bronquiolos.
El cartílago está presente hasta los bronquios pequeños. En la tráquea, son anillos en forma de C de cartílago hialino , mientras que en los bronquios el cartílago toma la forma de placas intercaladas. El músculo liso comienza en la tráquea, donde se une a los anillos en forma de C de cartílago. Continúa hacia abajo por los bronquios y bronquiolos , a los que rodea por completo. En lugar de cartílago duro, los bronquios y bronquiolos están compuestos de tejido elástico.
Los pulmones están formados por trece tipos diferentes de células, once tipos de células epiteliales y dos tipos de células mesenquimales . [13] Las células epiteliales forman el revestimiento de la tráquea y los bronquios, mientras que las células mesenquimales recubren los pulmones.
La mayor parte del tracto respiratorio existe simplemente como un sistema de tuberías para que el aire viaje en los pulmones, y los alvéolos son la única parte del pulmón que intercambia oxígeno y dióxido de carbono con la sangre .
La respiración es el proceso rítmico de la respiración , en el que el aire se introduce en los alvéolos de los pulmones a través de la inhalación y posteriormente se expulsa a través de la exhalación . Cuando un ser humano inhala, el aire viaja por la tráquea, a través de los bronquios y hacia los pulmones. Todo el tracto está protegido por la caja torácica, la columna vertebral y el esternón . En los pulmones, el oxígeno del aire inhalado se transfiere a la sangre y circula por todo el cuerpo. El dióxido de carbono (CO 2 ) se transfiere desde la sangre que regresa a la forma gaseosa en los pulmones y se exhala a través del tracto respiratorio inferior y luego del superior, para completar el proceso de respiración .
A diferencia de la tráquea y los bronquios , las vías respiratorias superiores son un tubo colapsable y flexible. Como tal, debe ser capaz de soportar las presiones de succión generadas por la expansión rítmica de la cavidad torácica que succiona aire hacia los pulmones. Esto se logra mediante la contracción de los músculos de las vías respiratorias superiores durante la inhalación, como el geniogloso (lengua) y los músculos hioides . Además de la inervación rítmica del centro respiratorio en el bulbo raquídeo , las neuronas motoras que controlan los músculos también reciben inervación tónica que establece un nivel base de rigidez y tamaño.
El diafragma es el músculo principal que permite la expansión y contracción de los pulmones. Otros músculos más pequeños que se encuentran entre las costillas, los intercostales externos , ayudan en este proceso.
El revestimiento epitelial del tracto respiratorio superior está intercalado con células caliciformes que secretan un moco protector . Esto ayuda a filtrar los desechos, que finalmente se tragan en el ambiente altamente ácido del estómago o se expulsan al escupir. El epitelio que recubre el tracto respiratorio está cubierto de pequeños pelos llamados cilios . Estos golpean rítmicamente hacia afuera de los pulmones, moviendo las partículas extrañas del moco secretado hacia la laringofaringe hacia arriba y hacia afuera, en un proceso llamado depuración mucociliar , que evita la acumulación de moco en los pulmones. Los macrófagos en los alvéolos son parte del sistema inmunológico que engullen y digieren cualquier agente dañino inhalado.
Los pelos de las fosas nasales desempeñan una función protectora, ya que atrapan partículas como el polvo. [14] El reflejo de la tos expulsa al exterior todos los irritantes que se encuentran en la mucosa. Las vías respiratorias de los pulmones contienen anillos de músculos. Cuando los conductos se irritan con algún alérgeno, estos músculos pueden contraerse.
El tracto respiratorio es un sitio común de infecciones.
Las infecciones del tracto respiratorio superior son probablemente las infecciones más comunes en el mundo.
El sistema respiratorio es muy propenso a desarrollar infecciones en los pulmones. Los bebés y los adultos mayores tienen más probabilidades de desarrollar infecciones en los pulmones porque sus pulmones no son tan fuertes para combatirlas. La mayoría de estas infecciones solían ser mortales, pero con las nuevas investigaciones y medicamentos, ahora son tratables. En el caso de las infecciones bacterianas, se recetan antibióticos, mientras que las infecciones virales son más difíciles de tratar, pero aún así curables.
El resfriado común y la gripe son las causas más comunes de una infección del tracto respiratorio superior, que puede provocar una enfermedad más grave que puede desarrollarse en el tracto respiratorio inferior.
La neumonía es la infección más común y frecuente de las vías respiratorias inferiores . Puede ser vírica, bacteriana o fúngica. Esta infección es muy común porque la neumonía puede transmitirse por el aire y, cuando se inhala esta infección en el aire, las partículas entran en los pulmones y se desplazan hacia los alvéolos. Esta infección se desarrolla rápidamente en la parte inferior del pulmón y llena el pulmón de líquido y exceso de moco. Esto provoca dificultad para respirar y tos a medida que las vías respiratorias inferiores intentan deshacerse del líquido de los pulmones. Puede ser más propenso a desarrollar esta infección si tiene asma, gripe, enfermedad cardíaca o cáncer [15]
La bronquitis es otra infección común que se produce en las vías respiratorias inferiores. Se trata de una inflamación de los bronquios. Existen dos formas de esta infección: la bronquitis aguda, que es tratable y puede desaparecer sin tratamiento, o la bronquitis crónica, que aparece y desaparece, pero siempre afectará a los pulmones. La bronquitis aumenta la cantidad de moco natural en las vías respiratorias. La bronquitis crónica es común en los fumadores, porque el alquitrán del tabaco se acumula con el tiempo, lo que hace que los pulmones trabajen más para repararse. [16]
La tuberculosis es una de las muchas infecciones que se producen en las vías respiratorias inferiores. Se puede contraer a través de gotitas suspendidas en el aire y, si se inhalan, se corre el riesgo de contraer esta enfermedad. Se trata de una infección bacteriana que deteriora el tejido pulmonar y provoca tos con sangre. [17] Esta infección es mortal si no se trata.
Algunos de estos cánceres tienen causas ambientales, como el tabaquismo. Cuando se inhala un producto de tabaco, el humo paraliza los cilios, lo que hace que la mucosidad entre en los pulmones. El tabaquismo frecuente, con el tiempo, hace que los pelos ciliares mueran y ya no puedan filtrar la mucosidad. El alquitrán del humo inhalado entra en los pulmones, haciendo que los pulmones, de color rosa, se vuelvan negros. La acumulación de este alquitrán podría acabar provocando cáncer de pulmón o enfermedad pulmonar obstructiva crónica . [7]
La enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) es una enfermedad respiratoria inferior común que puede ser causada por la exposición a sustancias químicas nocivas o el uso prolongado de tabaco. Esta enfermedad es crónica y progresiva, el daño a los pulmones es irreversible y eventualmente fatal. La EPOC destruye los alvéolos y el tejido pulmonar, lo que dificulta mucho la respiración, causando falta de aire , hiperventilación y tórax elevado. La disminución del número de alvéolos provoca la pérdida del suministro de oxígeno a los pulmones y una mayor acumulación de dióxido de carbono. Hay dos tipos de EPOC: primaria y secundaria. [ cita requerida ] La EPOC primaria se puede encontrar en adultos jóvenes. Este tipo de EPOC deteriora los sacos de aire y la masa pulmonar. La EPOC secundaria se puede encontrar en adultos mayores que fuman o han fumado y tienen antecedentes de bronquitis. [ cita requerida ] La EPOC incluye síntomas de enfisema y bronquitis crónica . [ 18 ]
Los bronquios son los conductos principales que llevan a los pulmones derecho e izquierdo. Estas vías respiratorias llevan oxígeno a los bronquiolos dentro de los pulmones. La inflamación de los bronquios y los bronquiolos puede hacer que se hinchen, lo que podría provocar un ataque de asma . Esto produce sibilancia , opresión en el pecho y dificultad grave para respirar. Existen diferentes tipos de asma que afectan las funciones de los bronquios. Las alergias también pueden desencadenar una reacción alérgica, causando hinchazón de los bronquios; como resultado, el conducto de aire se hinchará o se cerrará por completo. [19]
En general, el aire se inhala por la nariz . También se puede inhalar por la boca si no es posible respirar por la nariz. Sin embargo, la respiración bucal crónica puede provocar sequedad bucal y provocar infecciones. [20]