El sitio en el que la verdadera respiración se realiza

Alina Gabriela Monroy-Gamboa y Sergio Ticul Álvarez-Castañeda/CIBNOR/DICYT La mayoría de los vertebrados tienen pulmones, con excepción de la mayoría de los peces (hay especies de peces pulmonados que pueden respirar con branquias el oxígeno disuelto en agua y con pulmones el del aire). Los vertebrados típicos tienen un par de pulmones en el pecho o zona torácica. Las víboras se consideran como las no típicas, debido a que cuando pasaron de lagartijas a víboras entre los procesos evolutivos, además de perder las extremidades, también perdieron un pulmón. Otra excepción es la rana Barbourula kalimantanensis que carece por completo de pulmones, obteniendo todo el oxígeno a través de su piel. Los anfibios evolucionaron a pulmones verdaderos hace 3,000 millones de años, pero esta especie de rana y algunas salamandras han revertido esta evolución.

Los pulmones de los mamíferos son terminales, porque son la estructura donde finaliza el sistema respiratorio y gran parte del aire que ingresa es expulsado. En comparación con las aves que después de los pulmones tienen los “sacos aéreos” (de 9 a 11), que les ayudan a aligerar el peso del organismo y hacer una extracción del oxígeno más eficiente para poder volar.

Los pulmones no tienen musculatura propia que les permita su expansión o compresión. Realmente son dos sacos que están altamente compartimentados y con una amplia inervación sanguínea. Los pulmones proporcionan las condiciones adecuadas para poder migrar el oxígeno del aire a la sangre y extraer el dióxido de carbono de la sangre al aire como un desecho.

La expansión o compactación de los pulmones son mecanismos completamente externos que dependen de los músculos intercostales, serratos y sobre todo del diafragma. Los diferentes músculos considerados como los intercostales y serratos se encuentra asociados a la caja torácica y su función es la de ampliarla durante la inspiración y compactarla durante la espiración. El diafragma se encuentra en los pulmones y las vísceras, además de dividir las dos cavidades, al relajarse permite que los pulmones incrementen su volumen y al tensionarse reducen el volumen por lo que el aire es expulsado.

Los pulmones están envueltos por una membrana doble, llamada pleura. La primera capa (parietal) está unida con las paredes torácicas y la segunda capa (visceral) está directamente unida a los pulmones. Entre las capas hay un líquido que evita la fricción cuando se expanden y contraen los pulmones.

La función principal de los pulmones es la hematosis. La hematosis es el proceso de intercambio de los gases entre el pulmón y la sangre en la barrera alvéolo-capilar, con la finalidad de fijar el oxígeno y la extracción del dióxido de carbono de la sangre. En el caso del oxígeno pasa de los alvéolos a la sangre por difusión simple, siguiendo el gradiente de presión parcial. En los alvéolos la presión es mayor que en la sangre, por lo que la difusión no implica gasto energético. Para que se pueda realizar este proceso la presión parcial del oxígeno en pulmón debe de ser mayor que en la sangre. La ausencia de una mayor presión de oxígeno en los pulmones reduce la difusión simple. El ejemplo más común es el mal de montaña, a mayor altitud menor concentración de oxígeno por lo que el ingreso del oxígeno a la sangre es más limitado. La variación de la concentración y la necesidad de consumo produce efectos fisiológicos y anatómicos en las diferentes especies para solucionar el problema, la forma más común es el incremento en número de glóbulos rojos.

La barrera alvéolo-capilar está alrededor de los alvéolos, en esta hay capilares de aproximadamente un milímetro de largo y con un diámetro de 5 a 10 micrómetros, hay que considerar que cada glóbulo rojo mide en promedio 8 micrómetros de diámetro. El reducido diámetro del capilar provoca que la velocidad de flujo de los glóbulos sea reducida, por lo que solamente puede pasar un glóbulo a la vez, quedando en contacto con la pared del capilar que a su vez está en contacto con la pared del alvéolo (ambas paredes están formadas por una capa única de células). La suma de estas condiciones son las que producen fácilmente la migración del oxígeno y el dióxido de carbono entre los glóbulos y el área del alvéolo. Se ha estimado que en todo momento (condiciones normales-basales) entre el 7 y 8% de la sangre está dentro de la barrera alvéolo-capilar realizando el intercambio gaseoso.

El dióxido de carbono viaja en la sangre en forma de bicarbonato hasta llegar a los pulmones, donde se reconstituye en dióxido de carbono, entonces se difunde en sentido contrario a los alvéolos para eliminarse. En todos los organismos la efectividad de la hematosis está relacionada con la “relación ventilación-perfusión”. La relación ventilación-perfusión se determina entre el volumen de aire que circula por los pulmones y la cantidad de sangre que circula por los capilares pulmonares. Esta relación se puede ver afectada directamente por la concentración de gases en el aire, sangre y diferencial proporcional del flujo de aire en los pulmones o en el sistema circulatorio. El ejemplo es cuando se realiza un ejercicio y se tiene la sensación de que no se tiene aire para respirar. En este caso se rompe la relación ventilación-perfusión por lo que el flujo de gases no es el óptimo a través de las membranas y la actividad se debe de detener.

Nuestro cuerpo sabe cómo obtener y administrar el oxígeno que se obtiene a través del aire cuando respiramos.

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