El tracto respiratorio es la subdivisión del sistema respiratorio involucrada en el proceso de conducir aire a los alvéolos para el 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 , 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 entren en las vías respiratorias.
Desde la laringe , el aire pasa a la tráquea y desciende 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 a su vez se ramifica en bronquios terciarios (segmentarios) , que a su vez se ramifican en vías respiratorias más pequeñas llamadas bronquiolos que eventualmente 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 del daño físico 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 implicado en 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 unida a la superficie interna de la cavidad torácica. Las pleuras encierran 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 que se encuentra 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 entidad separada e incluir los bronquiolos respiratorios, los conductos alveolares , los sacos alveolares y los alvéolos . [3]
El tracto respiratorio también se puede dividir en zona de conducción y zona respiratoria , en función de la distinción entre el transporte de gases o el intercambio de ellos.
La zona de conducción incluye estructuras fuera de los pulmones (la nariz , faringe , laringe y tráquea ) y estructuras dentro de los pulmones (los bronquios, los bronquiolos y los bronquiolos terminales). La zona de conducción conduce el aire inhalado, filtrado, calentado y humedecido, hacia los pulmones. Representa la división 1 a la 16 del tracto respiratorio. La zona de conducción es la mayor parte del tracto respiratorio que conduce 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 de intercambio de oxígeno y dióxido de carbono con la sangre. Los bronquiolos respiratorios y los conductos alveolares son responsables del 10% del intercambio gaseoso. Los alvéolos son responsables del otro 90%. La zona respiratoria representa la división 16 a la 23 del tracto respiratorio.
A partir de los bronquios, los tubos divisorios se vuelven 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 del ángulo esternal (fuera del tórax ), [4] por encima de las cuerdas vocales o por encima del cartílago cricoides . [5] [6] La laringe a veces se incluye tanto en las vías respiratorias superiores como en las inferiores. [7] La laringe también se llama laringe y tiene el cartílago asociado que produce el sonido. El tracto está formado por la cavidad nasal y los senos paranasales , la faringe ( nasofaringe , orofaringe y laringofaringe ) y en ocasiones incluye la laringe.
El tracto respiratorio inferior o vía aérea inferior se deriva del intestino anterior en desarrollo y está formado por la tráquea , los bronquios (primarios, secundarios y terciarios), los bronquiolos (incluidos los terminales y los respiratorios) y los pulmones (incluidos los alvéolos ). [8] 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. [9]
En cada punto de división o generación , una vía aérea se ramifica en dos vías respiratorias más pequeñas. El árbol respiratorio humano puede constar de una media de 23 generaciones, mientras que el árbol respiratorio del ratón tiene hasta 13 generaciones. Las divisiones proximales (las más cercanas a la copa del árbol, como los bronquios) funcionan principalmente para transmitir aire a las vías respiratorias inferiores. Las divisiones posteriores, incluidos 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 otro 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 . [11]
Los pulmones son los órganos más grandes del tracto respiratorio inferior. Los pulmones 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 están divididos 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), además de una pequeña porción en forma de lengua de la parte superior. Lóbulo conocido como língula. Cada lóbulo se divide en segmentos llamados segmentos broncopulmonares . Cada pulmón tiene una superficie costal, que está 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 tórax 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 que se encuentran en los pulmones donde tiene lugar el intercambio de gases. El número medio de alvéolos en un pulmón humano es de 480 millones. [12] Cuando el diafragma se contrae, se genera una presión negativa en el tórax y el aire entra corriendo para llenar la cavidad. Cuando eso sucede, estos sacos se llenan de aire, lo que hace que el pulmón se expanda. Los alvéolos son ricos en capilares, llamados capilares alveolares. Aquí los glóbulos rojos absorben oxígeno del aire y luego lo transportan en forma de oxihemoglobina para nutrir las células. Los glóbulos rojos también transportan dióxido de carbono (CO 2 ) 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 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 mocos producidos por células caliciformes en algunas partes, así como músculo liso , elastina o cartílago . El epitelio desde la nariz hasta los bronquiolos está cubierto por un epitelio columnar pseudoestratificado ciliado , comúnmente llamado epitelio respiratorio . [13] Los cilios baten en una dirección, moviendo el moco hacia la garganta donde se traga. Al descender por los bronquiolos, las células adquieren una forma más cuboidea, pero aún están ciliadas.
Las glándulas son abundantes en el tracto respiratorio superior, pero hay menos en la parte inferior y están ausentes a partir de los bronquiolos. Lo mismo ocurre con las células caliciformes, aunque las hay dispersas en los primeros bronquiolos.
El cartílago está presente hasta los pequeños bronquios. En la tráquea, son anillos de cartílago hialino en forma de C , 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 de cartílago en forma de C. Continúa bajando 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 . [14] 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 a 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 ingresa a los alvéolos de los pulmones mediante la inhalación y posteriormente se expulsa mediante la exhalación . Cuando un ser humano inhala, el aire baja por la tráquea, pasa por los bronquios y llega a los pulmones. Todo el tracto está protegido por la caja torácica, la columna 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 forma gaseosa en los pulmones y se exhala a través del tracto respiratorio inferior y luego por el superior, para completar el proceso de respiración .
A diferencia de la tráquea y los bronquios , la vía aérea superior es un tubo flexible y plegable. Como tal, tiene que ser capaz de soportar las presiones de succión generadas por la expansión rítmica de la cavidad torácica que aspira 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 básico de rigidez y tamaño.
El diafragma es el músculo principal que permite la expansión y contracción pulmonar. Los músculos más pequeños 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 eventualmente 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 salen rítmicamente de los pulmones, moviendo las partículas extrañas de moco secretadas hacia la laringofaringe hacia arriba y hacia afuera, en un proceso llamado aclaramiento mucociliar , evitando la acumulación de moco en los pulmones. Los macrófagos de los alvéolos son parte del sistema inmunológico que engullen y digieren cualquier agente nocivo inhalado.
El pelo de las fosas nasales desempeña una función protectora, atrapando partículas como el polvo. [15] El reflejo de la tos expulsa todos los irritantes dentro de la membrana mucosa hacia el exterior. Las vías respiratorias de los pulmones contienen anillos de músculos. Cuando algún alérgeno irrita los conductos, 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 gracias a 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 aun así curables.
El resfriado común y la gripe son las causas más comunes de una infección del tracto respiratorio superior, que puede causar enfermedades más graves que pueden desarrollarse en el tracto respiratorio inferior.
La neumonía es la infección más común y frecuente del tracto respiratorio inferior . Puede ser viral, bacteriano o fúngico. Esta infección es muy común porque la neumonía puede transmitirse por el aire y cuando se inhala esta infección en el aire, las partículas ingresan a los pulmones y pasan a los alvéolos. Esta infección se desarrolla rápidamente en la parte inferior del pulmón y lo llena de líquido y exceso de moco. Esto provoca dificultad para respirar y tos mientras el tracto respiratorio inferior intenta eliminar el líquido de los pulmones. Puede ser más propenso a desarrollar esta infección si tiene asma, gripe, enfermedades cardíacas o cáncer [16]
La bronquitis es otra infección común que se produce en el tracto respiratorio inferior. Es una inflamación de los bronquios. Hay 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 el tracto respiratorio. La bronquitis crónica es común en los fumadores porque el alquitrán del cigarrillo se acumula con el tiempo, lo que hace que los pulmones trabajen más para repararse a sí mismos. [17]
La tuberculosis es una de muchas otras infecciones que ocurren en el tracto respiratorio inferior. Puede contraer esta infección a través de gotitas en el aire y, si las inhala, corre el riesgo de contraer esta enfermedad. Se trata de una infección bacteriana que deteriora el tejido pulmonar y provoca tos con sangre. [18] Esta infección es mortal si no se trata.
Algunos de estos cánceres tienen causas ambientales como fumar. Cuando se inhala un producto de tabaco, el humo paraliza los cilios y provoca que la mucosidad entre en los pulmones. Fumar con frecuencia, con el tiempo, hace que los pelos de los cilios mueran y ya no puedan filtrar la mucosidad. El alquitrán del humo inhalado entra en los pulmones, volviendo negros los pulmones de color rosa. La acumulación de este alquitrán podría eventualmente provocar cáncer de pulmón o enfermedad pulmonar obstructiva crónica . [8]
La enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) es una enfermedad común de las vías respiratorias inferiores 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, provocando dificultad para respirar , hiperventilación y elevación del pecho. 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 necesaria ] La EPOC primaria se puede encontrar en adultos más jóvenes. Este tipo de EPOC deteriora los sacos aéreos 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 . [19]
Los bronquios son los conductos principales hacia los pulmones derecho e izquierdo. Estas vías respiratorias transportan oxígeno a los bronquiolos dentro de los pulmones. La inflamación de los bronquios y los bronquiolos puede provocar que se hinchen, lo que podría provocar un ataque de asma . Esto produce sibilancias , 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, provocando hinchazón de los bronquios; como resultado, el conducto de aire se hinchará o se cerrará por completo. [20]
En general, el aire se inhala por la nariz . Se puede inhalar por la boca si no es posible respirar por la nariz. Sin embargo, la respiración bucal crónica puede provocar sequedad en la boca y provocar infecciones. [21]