Funciones del sistema respiratorio

¿Cuáles son las principales funciones del sistema respiratorio?

Al ser uno de los principales sistemas biológicos, cumple una serie de funciones en el cuerpo humano, siendo tres de las principales:

Intercambio de gases - Un proceso vital en el que inhalamos oxígeno (O₂) y exhalan dióxido de carbono (CO₂) ^{[1, 2]}. Como todas y cada una de las células del cuerpo necesitan O₂ para vivir, los humanos no pueden pasar sin ella más que unos minutos ^[3]; así, el sistema respiratorio está activo todo el tiempo.

Ayuda a mantener la homeostasis (equilibrio del pH sanguíneo) - Tras el intercambio gaseoso, como el oxígeno es llevado a todas las células del cuerpo, éstas lo absorben y producen dióxido de carbono como resultado del funcionamiento celular, el cual es llevado de vuelta al pulmones para ser excretado. Los altos niveles de CO₂ en la sangre disminuye el nivel de pH (aumenta la acidez) de la sangre, por lo que su eliminación ayuda a mantener el equilibrio ácido-base ^[49].

Producción del habla - La inhalación es el primer paso de la producción del habla, y los dos siguientes son la producción del sonido a través de las cuerdas vocales alrededor del laringe (fonación), y formar las palabras o sonidos con las cuerdas vocales, la boca, la nariz, la lengua y la mandíbula (articulación) ^[50].

Qué hace el sistema respiratorio: Sus partes y sus funciones

El sistema respiratorio está formado por múltiples órganos grandes y pequeños, huesos y músculos, que trabajan juntos para cumplir cada una de las tareas del sistema. Clasificado a grandes rasgos en vías respiratorias superiores e inferiores, estas son las funciones de las distintas partes:

Sistema respiratorio superior

Función de la nariz

La nariz, concretamente la fosas nasalesson los principales puntos de entrada y salida de las vías respiratorias ^[4]. Después de entrar por las fosas nasales, el aire rico en oxígeno fluye por el cavidad nasal, un espacio hueco situado justo detrás de las fosas nasales, donde se hidrata y purifica, liberándose del polvo y otras partículas.

El trabajo de limpieza lo realiza el membrana mucosa y Cilios (estructuras diminutas en forma de pelo) que recubren las paredes interiores del cavidad nasal que atrapa las impurezas y las expulsa del cuerpo a través de las fosas nasales ^{[5, 6]}.

Durante la exhalación, la cavidad nasal recoge y retiene la humedad del aire que sale del cuerpo ^[7].

Función de la boca

Durante la respiración, la boca actúa como entrada secundaria para que el aire llegue a las vías respiratorias. Así, en caso de nariz tapada, o algún otro problema similar en el que el aire no pueda pasar por la cavidad nasal, la boca ayuda a la inhalación y exhalación. Sin embargo, carece de la membrana mucosa y de los cilios, por lo que no puede humedecer el aire como la cavidad nasal ^{[7, 8]}.

Trazar la ruta del flujo de aire a través del sistema respiratorio

Función de la faringe

La pequeña estructura tubular situada justo detrás de la cavidad nasal, el faringe funciona dejando que el aire inhalado pase a la siguiente parte del tracto respiratorio, la laringe ^[9].

Función de la laringe

Tiene un propósito simple, pero importante en la respiración, dejar que el aire inhalado pase al tráqueay el aire exhalado hacia el faringe y la cavidad nasal ^[10]. Hay una fina solapa, llamada epiglotisEn el extremo superior de la laringe que la cierra durante la deglución para que los alimentos no puedan entrar en las vías respiratorias y asfixiarte. ^[11].

Sistema respiratorio inferior

Función de la tráquea

La tráquea es la parte más larga de las vías respiratorias ^[12]A partir del extremo inferior de la laringe, se divide en los dos principales bronquios cerca de la pulmones. Permite que el aire viaje hacia y desde los pulmones, a través de las otras partes del tracto respiratorio ^[13].

Hay que segrega moco células caliciformes situado en el revestimiento interior de las vías respiratorias, purificando el aire en su entrada ^[51].

Cartílago traqueal: Hay alrededor de 20 anillos de cartílago que rodean el tubo traqueal, unidos entre sí con músculos lisos y tejidos conectivos que ayudan a la tráquea a permanecer flexible, y a mantener su forma durante la respiración ^{[14, 15]}.

Función de los bronquios

La parte de las vías respiratorias que entra en los pulmones, el bronquio primario derecho se encarga de hacer entrar el aire en el pulmón derecho, mientras que el bronquio primario izquierdo deja pasar el aire hacia y desde el pulmón izquierdo ^[16].

Músculos lisos: Tanto las paredes traqueales como las bronquiales contienen músculos lisos, un tipo de músculo involuntario que ayuda a regular el flujo de aire a través de las vías respiratorias ^[17]. Cuando se necesita más aire, los anillos cartilaginosos y los músculos lisos se encargan de que la tráquea y bronquios puede expandirse bien para acomodar el mayor flujo de aire.

Función de los bronquiolos

Una vez que los bronquios entran en los pulmones, se dividen en múltiples ramas más pequeñas o bronquiolos que se encargan de transportar el aire inhalado hacia el alvéolosla parte final de las vías respiratorias ^[18].

Función de los alvéolos pulmonares

En la punta de cada bronquiolo (bronquiolo terminal) hay un grupo de pequeños sacos llenos de aire conocidos como alvéolos. Es la parte del sistema respiratorio que realiza el proceso de intercambio de gases ^[19]. Hay una red de capilares sanguíneos que rodean cada alvéolo. Una vez que el aire llega a los alvéolos, su membrana de una célula de espesor hace posible que el oxígeno que contiene pase a los capilares sanguíneos ^[20].

Surfactante pulmonar: El tensioactivo pulmonar, compuesto principalmente por fosfolípidos, se encarga de reducir la tensión superficial de los alvéolos para evitar que éstos, y los pulmones a su vez, se colapsen cuando el aire sale a toda prisa durante la espiración. ^{[21, 22]}.

Funciones del sistema respiratorio

Función de los pulmones

Tanto el pulmón izquierdo como el derecho se encargan de mantener el flujo de aire dentro y fuera del cuerpo, para que haya un suministro continuo de oxígeno en la sangre. Los alvéolos son las principales unidades funcionales de los pulmones, que también ayudan a mantener el equilibrio del pH de la sangre controlando (junto con el cerebro) la cantidad de dióxido de carbono en el cuerpo ^[23]y filtrar las burbujas de gas del torrente sanguíneo ^[24] que de otro modo podría conducir a una embolia ^[25].

Lóbulos pulmonares: El pulmón derecho está dividido en tres lóbulos, mientras que el izquierdo tiene dos. Cada uno de estos cinco lóbulos tiene la misma función, ocuparse de la sangre desoxigenada procedente de todo el cuerpo ^[26].

La cavidad torácica: La cavidad torácica o pectoral, rodeada por 12 pares de costillas, la columna vertebral y el esternón, alberga los pulmones y el corazón ^[27].

Membranas pleurales y cavidad pleural: Los pulmones están rodeados por la pleura visceral (membrana de la pared pulmonar externa) y la pleura costal (membrana de la pared pulmonar interna), y el espacio entre ambas (cavidad pleural) está lleno de un líquido lubricante segregado por las membranas pleurales ^[28]. Este líquido evita que las membranas se peguen entre sí, ayudando así a los pulmones a mantener su flexibilidad ^[29].

Función del diafragma

El músculo principal de la respiración, el diafragma está situado justo debajo de los pulmones, parcialmente insertado en las costillas inferiores ^[30]. Además de mantener la cavidad torácica separada de la cavidad abdominal, el músculo de la lámina en forma de cúpula desempeña un papel fundamental durante la inhalación al contraerse y aplanarse en la base de la cavidad torácica, tirando de la caja torácica junto con ella para crear un vacío para que el aire se precipite hacia los pulmones ^[31].

Una vez realizado el intercambio de gases, el diafragma se relaja, volviendo a su forma original de cúpula que ejerce presión sobre la caja torácica y los pulmones, obligando al aire lleno de dióxido de carbono a salir a borbotones por las vías respiratorias ^[30].

Función de los músculos intercostales

Los 22 pares de pequeños músculos situados entre las costillas ^[32]El músculos intercostales ayudan a controlar el movimiento de la caja torácica durante la respiración ^[33].

Cómo funciona el sistema respiratorio con otros sistemas del cuerpo

Cómo funcionan juntos los sistemas circulatorio (cardiovascular) y respiratorio

Estos dos sistemas trabajan conjuntamente para mantener la homeostasis de los niveles de pH de la sangre. La sangre carente de oxígeno procedente de todo el cuerpo es transportada por la vena cava inferior y superior hasta la aurícula derecha, que luego desemboca en el ventrículo derecho para ser llevada a los pulmones a través de la arteria pulmonar ^[34]. Como ya se ha mencionado, los alvéolos, el lugar donde realmente se produce el intercambio de gases, están rodeados por una fina red de capilares, alimentados por la arteria pulmonar. Por lo tanto, la sangre que llega a los capilares pulmonares tiene una alta presión parcial de dióxido de carbono. Por otro lado, el aire que llega a los alvéolos desde las vías respiratorias tiene una alta presión parcial de oxígeno ^[7]. Así pues, el proceso de difusión comienza entre la fina membrana alveolar y los capilares, donde tanto el oxígeno como el dióxido de carbono se precipitan desde la zona de alta densidad hacia la zona de baja densidad, hasta que el primero tiene la mayor presión parcial dentro de la sangre ^[35]. Todo este proceso se denomina respiración externa.

Después, la sangre ya oxigenada es enviada a la aurícula izquierda, luego al ventrículo izquierdo, desde donde es llevada a diferentes partes del cuerpo por las arterias para respiración interna (intercambio de gases dentro de los vasos sanguíneos y las células del cuerpo) ^{[7, 36]}.

Cómo funciona el sistema muscular con el sistema respiratorio

Los seres humanos no pueden controlar el movimiento de sus pulmones, ya que no hay músculos esqueléticos (músculos que uno puede mover voluntariamente) directamente unidos al sistema respiratorio. Así, el diafragma y los músculos intercostales son los únicos que ayudan a bombear los pulmones ^{[37, 38]}. A medida que el diafragma se contrae, los músculos intercostales se contraen para mover la caja torácica más arriba, haciéndola también más ancha para aumentar el espacio dentro de la cavidad torácica ^{[39, 40]} para que entre el aire.

Del mismo modo, durante la espiración, los músculos intercostales se relajan y la caja torácica vuelve a su posición normal, y junto con el diafragma que vuelve a su posición de reposo, el espacio dentro de los pulmones se vuelve mucho más estrecho, por lo que el aire desoxigenado debe ser excretado ^[41].

Cómo funciona el sistema nervioso con el sistema respiratorio

La médula oblonga, la parte más baja del tronco encefálico, se encarga de controlar la respiración ^[42]. Evalúa los niveles de oxígeno y dióxido de carbono en el torrente sanguíneo para determinar qué cambios son necesarios para los niveles de gases en sangre. A continuación, envía las señales necesarias al diafragma y al corazón para que reduzcan o aceleren el ritmo de su funcionamiento ^[43].

Los dos lados del diafragma están inervados principalmente por los dos nervios frénicos ^[44] mientras que los nervios intercostales que surgen de los nervios torácicos T1-T11 irrigan los músculos intercostales ^[45]. Así, a través de estos nervios, el cerebro regula el movimiento muscular involuntario así como el ritmo de la respiración ^{[38, 46]}.

Esto también puede explicar por qué se bosteza. A veces, cuando se está demasiado cansado o con sueño, los pulmones no pueden absorber todo el oxígeno que el cuerpo necesita. Una vez que el cerebro detecta la necesidad de más oxígeno, envía un impulso que le hace bostezar ^[46].

El sistema nervioso y el respiratorio también colaboran en el sentido del olfato, ya que el bulbo olfativo se apoya en la placa cribosa del hueso etmoides, mientras que las ramas del nervio olfativo pasan por el agujero etmoidal ^[47].

Cómo funciona el sistema esquelético con el sistema respiratorio

El sistema respiratorio está formado por múltiples huesos y estructuras cartilaginosas que ayudan a proteger los tejidos blandos de los órganos respiratorios ^[7]. La placa perpendicular del etmoides forma la pared que separa la cavidad nasal en dos secciones, mientras que el maxilar, el hueso palatino, los huesos nasales y concha todo ello contribuye a formar el interior de la cavidad nasal y ayuda a que el aire inhalado se mueva en la dirección correcta.

La caja torácica trabaja con los músculos respiratorios para permitir que los pulmones se inflen y desinflen libremente, al tiempo que protege los delicados órganos de cualquier daño o golpe ^[38]. Los cartílagos traqueales también forman parte del sistema esquelético.

Cómo funciona el sistema digestivo con el sistema respiratorio

El sistema digestivo proporciona los nutrientes necesarios para mantener vivas las células y tejidos del sistema respiratorio, que a su vez suministra oxígeno a todas y cada una de las células del tracto digestivo para que puedan funcionar correctamente ^[38].

Los sistemas digestivo, circulatorio y respiratorio trabajan juntos, y el sistema digestivo mantiene a los otros dos sanos enviando suficientes nutrientes, para que los pulmones puedan seguir intercambiando oxígeno por dióxido de carbono y los vasos sanguíneos puedan llevar este oxígeno a todo el cuerpo, incluido el tracto digestivo.

Además, el sistema respiratorio trabaja con todos los demás sistemas y órganos del cuerpo directa o indirectamente. Al igual que el sistema urinario, ayuda indirectamente al tracto respiratorio y al funcionamiento de los pulmones al encargarse de los residuos del sistema digestivo. Cuando el sistema digestivo funciona con fluidez, suministra suficientes nutrientes al sistema respiratorio para mantenerlo sano ^[48].