Respiración

Diagrama de la hematosis en la respiración pulmonar.

La respiración es un proceso vital el cual consiste en la entrada de oxígeno al cuerpo de un ser vivo y la salida de dióxido de carbono del mismo, así como al proceso metabólico de respiración celular, indispensable para la vida de los organismos aeróbicos.

Según los distintos hábitats, los distintos seres vivos aeróbicos han desarrollado diferentes sistemas de hematosis: cutáneo, traqueal, branquial, pulmonar. Consiste en un intercambio gaseoso osmótico (o por difusión) con su medio ambiente en el que se capta oxígeno, necesario para la respiración celular, y se desecha dióxido de carbono y vapor de agua, como producto del proceso de combustión del metabolismo energético.

Plantas y animales, lo mismo que otros organismos de metabolismo equivalente, se relacionan a nivel macroecológico por la dinámica que existe entre respiración y fotosíntesis. En la respiración se emplean el oxígeno del aire, que a su vez es un producto de la fotosíntesis oxigénica, y se desecha dióxido de carbono; en la fotosíntesis se utiliza el dióxido de carbono y se produce el oxígeno, necesario luego para la respiración aeróbica.

La reacción química global de la respiración es la siguiente:

C₆ H₁₂ O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + energía (ATP)

La respiración no es solamente una actividad de los pulmones. Todo el organismo respira a través del pulmón. Quien captura el oxígeno y quien expulsa el dióxido de carbono es todo el organismo. Sus miles de millones de células consumen oxígeno incansablemente para liberar de los glúcidos (azúcares) la energía necesaria e indispensable para realizar sus actividades.

La respiración humana consta básicamente de los siguientes procesos:

• Inhalación y exhalación: la entrada y salida de aire a nuestros pulmones.
• hematosis: intercambio gaseoso en los alvéolos pulmonares.
• Transporte de oxígeno a las células del cuerpo.
• Respiración celular.

En el proceso de inhalación, llevamos oxígeno a la sangre y expulsamos el aire con el dióxido de carbono de desecho. En la inhalación también llevamos consigo una gran cantidad de elementos contaminantes y polvo, pero la nariz cuenta con una serie de cilios (pelos) que sirven de filtro para retener aquellos de mayor tamaño. De ahí, que se recomienda realizar el proceso de respiración por la nariz. La boca no cuenta con estos filtros y desde luego no está preparada para retener ese tipo de partículas nocivas para nuestra salud.

Inspiración

Animación de los movimientos de inhalación y exhalación, en verde el diafragma.

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IRM en tiempo real de los pulmones trabajando conjuntamente con el corazón para producir la hematosis.

La inspiración o inhalación es el proceso por el cual entra aire, que contiene el oxígeno desde un medio exterior hacia el interior de los pulmones. La comunicación de los pulmones con el exterior se realiza por medio de las vías aéreas superiores (tráquea, laringe, faringe, cavidades nasal y bucal).

Este proceso es realizado con la intervención del diafragma y la ampliación del tórax con la contribución de los músculos intercostales internos , esternocleidomastoideos, serratos anteriores y escalenos en la respiración forzada.

Este proceso se lleva a cabo gracias a la diferencia de presiones tales como la presión pleural (presión del líquido interpleural), alveolar (presión del aire ubicado en el interior de los alveolos) y transpulmonar (diferente presión existente entre el interior y exterior de los pulmones).

Biomecánica de la inspiración

Para inspirar, es necesario que se produzca una contracción del diafragma; para ello, toma punto fijo su inserción en el reborde costal, y produce un descenso del centro frénico(aumenta así el diámetro vertical del tórax). Este descenso llega a su fin, cuando el centro frénico se encuentra con la resistencia de las vísceras abdominales. Por tanto, el diafragma toma punto fijo el centro frénico, y eleva las costillas inferiores y superiores gracias al esternón (aumenta así el diámetro transversal del tórax). Durante el proceso de la inspiración, la tensión de los músculos abdominales decrece, mientras que la tensión del diafragma aumenta. Esto es lo que se llama relación de antagonismo-sinergia entre el diafragma y los músculos abdominales.

En resumen, durante la inspiración, aumenta la capacidad torácica de la siguiente manera:

• Diámetro vertical: aumenta por el descenso del diafragma.
• Diámetro transversal: aumenta por una elevación de las costillas inferiores.
• Diámetro anteroposterior: aumenta por una elevación de las costillas superiores mediante el esternón.

Espiración

La exhalación o espiración es el fenómeno opuesto a la inspiración, durante el cual el aire sale de los pulmones eliminando el dióxido de carbono. Es una fase pasiva de la respiración, porque el tórax se retrae y disminuyen todos sus diámetros por su propiedad física de elasticidad, sin intervención de la contracción muscular, volviendo a recobrar el tórax su forma primitiva. Los músculos puestos en movimiento, al dilatarse el tórax, se relajan en esta fase; las costillas vuelven a su posición inicial así como el diafragma.

Biomecánica de la espiración

Durante la fase de espiración, los dos músculos principales que intervienen son el diafragma y los músculos abdominales. En un primer momento, lo que hacen es disminuir los diámetros anteroposterior y transversal del tórax de forma simultanea, debido a la relajación del diafragma y a la contracción de los músculos abdominales, que hacen que descienda el orificio inferior del tórax.

Como consecuencia de esto, existe un aumento en la presión intraabdominal, lo que disminuye el diámetro vertical del tórax, ya que los músculos nombrados provocan un desplazamiento ascendente de las vísceras, que a su vez provoca una elevación del centro frénico, cerrándose los fondos de saco pleurales. Por ello, se dice que los músculos abdominales son antagonistas del diafragma, debido a que provocan la disminución simultánea de los tres diámetros del tórax, mientras que el diafragma provoca su aumento simultáneo.

En resumen, durante la espiración, lo que ocurre es una disminución de la capacidad torácica, como consecuencia de la disminución ya citada de los siguientes diámetros:

• Diámetro vertical: disminuye debido al ascenso del centro frénico.
• Diámetro trasverso: disminuye debido al descenso de las costillas inferiores.
• Diámetro anteroposterior: disminuye debido al descenso de las costillas superiores a través del esternón.

Por tanto, durante el proceso de la espiración, aumenta la tensión en los músculos abdominales, mientras que en el diafragma disminuye. Esto nos da la razón de lo anteriormente dicho, que entre estos músculos existe un equilibrio dinámico, de tal forma que cuando se desplaza uno de ellos en un sentido, el otro se desplazará en el contrario.

Respiración tisular

Se llama respiración tisular al intercambio gaseoso que se produce entre la sangre y los diferentes tejidos del cuerpo. La sangre oxigenada en los pulmones llega a rodear a las células de los distintos tejidos transportada por los capilares de las arterias. En ese punto se produce la respiración tisular, que es un proceso de intercambio:

• Por un lado, el oxígeno pasa desde la sangre hacia las células por difusión a través de la membrana celular.
• A su vez, desde éstas pasan hacia la sangre el dióxido de carbono y el vapor de agua de desecho.

La sangre carboxigenada es transportada de regreso por los capilares venosos hasta las venas cavas, y de éstas al corazón, para ser enviada nuevamente a los pulmones y las células de nuestro cuerpo.

Se lleva a cabo en las mitocondrias (oxidación mitocondrial) de todas las células y es propiamente la utilización de oxígeno para la oxidación del carbono (C) y el hidrógeno (H) con la consecuente liberación de energía (atp). En este proceso se consume el 80 % del oxígeno que respiramos.

Bibliografía

A. I. Kapandji. Fisiología Articular. 6.ª edición.

Enlaces externos

• Demanda de oxígeno del miocardio.