Aparello respiratorio

órganos que interveñen na respiración dos organismos aerobios
(Redirixido desde "Sistema respiratorio")

Aparello respiratorio
Respiratory system complete es.svg
Vista esquemática do aparello respiratorio humano (en castelán)
Illu conducting passages gl.svg
Esquema do aparello respiratorio humano
Latín systema respiratorium

O aparello ou aparato respiratorio é o conxunto de órganos que interveñen na respiración (intercambio de osíxeno e dióxido de carbono coa súa contorna) dos organismos aerobios. Debido a que cada ambiente ofrece desafíos específicos para o mencionado intercambio gasoso, estes órganos empregan distintos métodos segundo o seu ecosistema.

A respiración en seres unicelulares e pluricelulares simplesEditar

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.

A respiración en organismos complexosEditar

InvertebradosEditar

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.[1] 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.[2] 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.[1] 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.[1] 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.[3]

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.[4]

PeixesEditar

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).[5]

AnfibiosEditar

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 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.[6] 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.[1]

RéptilesEditar

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.[1] 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.[7]

AvesEditar

 
Sacos aéreos e pulmóns nas aves

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.[1] 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.[8]

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.[9][10][11] 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.[9] 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.

MamíferosEditar

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.[12] Esta falta de espazo pleural, xunto cun diafragma inusualmente 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.[13] Nos elefantes, os pulmóns están unidos ao diafragma e a respiración depende principalmente do diafragma en lugar da expansión da caixa torácica.[14]

A respiración no ser humanoEditar

Nos seres humanos, o sistema respiratorio consiste nas vías aéreas, pulmóns e músculos respiratorios, que provocan o movemento do aire tanto cara adentro 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:

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).

Adaptación ás alturasEditar

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.

Cifras gasométricas no sangueEditar

  • PaO2: Presión arterial de osíxeno. Medida en mmHg ou kPa (equivalencias en SE)
  • PACO2: Presión arterial de anhídrido carbónico.
  • 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).

ConceptosEditar

  • 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)

Composición do aire atmosféricoEditar

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

Composición do aire alveolar secoEditar

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

Enfermidades do aparello respiratorioEditar

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

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.

NotaEditar

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Campbell, Neil A. (1990). Biology (2nd ed.). Redwood City, Calif.: Benjamin/Cummings Pub. Co. pp. 836–844. ISBN 0-8053-1800-3. 
  2. Halperin J, Ansaldo M, Pellerano GN, Luquet CM (xullo de 2000). "Bimodal breathing in the estuarine crab Chasmagnathus granulatus Dana 1851--physiological and morphological studies". Comparative Biochemistry and Physiology. Part A, Molecular & Integrative Physiology 126 (3): 341–9. PMID 10964029. doi:10.1016/S1095-6433(00)00216-6. 
  3. The Earth Life Web, Insect Morphology and Anatomy. Earthlife.net. Consultado o 2013-04-21.
  4. Lighton, JRB (xaneiro de 1996). "Discontinuous gas exchange in insects". Annu Rev Entomol 41: 309–324. PMID 8546448. doi:10.1146/annurev.en.41.010196.001521. 
  5. Storer, Tracy I.; Usinger, R. L.; Stebbins, Robert C.; Nybakken, James W. (1997). General Zoology (sixth ed.). Nova York: McGraw-Hill. pp. 668–670. ISBN 0-07-061780-5. 
  6. Gottlieb, G; Jackson DC (1976). "Importance of pulmonary ventilation in respiratory control in the bullfrog". Am J Physiol 230 (3): 608–13. PMID 4976. doi:10.1152/ajplegacy.1976.230.3.608. 
  7. Respiratory system. Encyclopædia Britannica.
  8. Whittow, G. Causey (2000). Sturkie's Avian Physiology. San Diego, California: Academic Press. pp. 233–241. ISBN 978-0-12-747605-6. 
  9. 9,0 9,1 Ritchson, G. "BIO 554/754 – Ornithology: Avian respiration". Department of Biological Sciences, Eastern Kentucky University. Consultado o 2009-04-23. 
  10. Storer, Tracy I.; Usinger, R. L.; Stebbins, Robert C.; Nybakken, James W. (1997). General Zoology (sixth ed.). Nova York: McGraw-Hill. pp. 752–753. ISBN 0-07-061780-5. 
  11. Romer, Alfred Sherwood (1970). The Vertebrate body (Fourth ed.). Philadelphia: W.B. Saunders. pp. 323–324. ISBN 0-7216-7667-7. 
  12. West, John B.; Ravichandran (1993). "Snorkel breathing in the elephant explains the unique anatomy of its pleura". Respiration Physiology 126 (1): 1–8. PMID 11311306. doi:10.1016/S0034-5687(01)00203-1. 
  13. West, John B. (2002). "Why doesn't the elephant have a pleural space?". News Physiol Sci 17 (2): 47–50. PMID 11909991. doi:10.1152/nips.01374.2001. 
  14. Shoshani, Jeheskel (decembro de 1998). "Understanding proboscidean evolution: a formidable task". Trends in Ecology & Evolution 13 (12): 480–487. PMID 21238404. doi:10.1016/S0169-5347(98)01491-8. 

Véxase taménEditar

Outros artigosEditar

Ligazóns externasEditar