La funció de
l'aparell respiratori és la distribució d'oxigen a totes les
cèl·lules de l'organisme. Les cèl·lules necessiten
O2 per poder obtindre l'energia necessària
a fi de desenvolupar les seues funcions vitals, mitjançant l'oxidació
de la matèria orgànica. Al mateix temps també s'encarrega
de l'eliminació dels productes resultants de la respiració
com el CO2 que pot ser problemàtic si es troba
en gran concentració (provocaria l'aparició d'àcid
carbònic, una baixada de pH i, per tant, la desnaturalització
de les proteïnes).
A mesura que augmenta la complexitat estructural de l'organisme, l'O2
no pot arribar a totes les cèl·lules per simple difusió
, cosa que provoca l'aparició d'una sèrie d'estructures encarregades
de realitzar l'intercanvi de gasos respiratoris entre els medi extern i
les cèl·lules. Evolutivament
podem distingir-ne les tràquees dels insectes i altres artròpodes,
pulmons i brànquies. En el nostre cas , les estructures respiratòries
- els pulmons - estan connectades amb l'aparell circulatori , ja que serà
el nostre medi intern (la sang) l'encarregat de transportar seguidament
l'O2 fins al les cèl·lules.
1. Concepte de respiració.
Normalment , el concepte que tenim de respiració és erroni.
La respiració no és simplement un intercanvi de gasos en els
pulmons. La respiració és un procés que té lloc
a totes les cèl·lules del nostre cos: és un procés
catabòlic mitjançant el qual les nostres cèl·lules
obtenen l'energia necessària per realitzar les seves funcions a través
de l'oxidació de la matèria orgànica que incorporen.
Aquesta accepció de respiració constitueix la respiració
cèl·lular.
També es pot parlar d'una respiració externa o ventilació:
conjunt de processos que possibiliten l'adquisició d'O2
per totes les cèl·lules del cos i l'eliminació de CO2.
Això s'aconsegueix gràcies a l'aparició d'un aparell
respiratori que actua conjuntament amb l'aparell circulatori. Aquesta respiració
externa o ventilació és necessària per a que tinga
lloc la respiració cel·lular.
|
Respiració externa |
|
2 Estructura de l'aparell respiratori
|
Vies respiratòries externes (comuniquen
els pulmons |
Fosses
nasals
Faringe Laringe Tràquea
|
|
Pulmons
|
Bronquíols Alvèols |
Les fosses nasals
són dues cavitats que s'obren a l'exterior pels orificis nasals i
que estan separades entre elles per l'envà nasal. Estan separades
de la boca pel paladar i es comuniquen amb la faringe mitjançant
les coanes. Estan entapissades internament per una mucosa molt vascularitzada
, la pituitària , i amb abundants pèls. En travessar les fosses
nasals , l'aire és humitejat (secrecións mucoses) , escalfat
(pituitària roja, molt vascularitzada) i filtrat (pèls i cilis
de les cèl·lules). A més a més tenen una funció
defensiva front a l'entrada de microbis i s'hi localitza el sentit de l'olfacte
(pituitària groga). L'entrada de l'aire a l'aparell respiratori també
es pot fer per la boca.
* La faringe està
situada a la part posterior de la boca i és comuna a les vies digestives
i respiratòries. Al sostre de la faringe ens trobem amb unes estructures
glandulars limfàtiques , les amígdales amb funció defensiva
front a les infecions bacterianes. Durant la deglució , el pas de
l'aire a la laringe resta tancat momentàniament per l'epíglotis
, estructura cartilaginosa elàstica de la laringe. Això evitarà
l'entrada de substàncies sòlides o líquides a les vies
respiratòries.
* La laringe és
un tub cartilaginós de 5 cm situat per davant de l'esòfag
i perceptible des de l'exterior : És la protuberància coneguda
com nou del coll. El seu epiteli presenta uns replecs anomenats cordes
vocals i que fan que la laringe siga l'òrgan encarregat de la
fonació o parla.
* La tràquea és un tub d'uns 12 cm format per semianells cartilaginosos que eviten el seu tancament i permeten , alhora , el pas d'aliment per l'esòfag. Posterioment aquest conducte es divideix en dos , els bronquis , ja formats per anells sencers i que penetren en els pulmons. Tant la tràquea com els bronquis estan entapissats internament per un epiteli amb cèl·lules prismàtiques ciliades i cèl·lules mucoses. aquest epiteli col·labora en la depuració de l'aire inspirat , ja que les partícules que hi arriben (pols , bacteris , etc.) es dipositen en el tapís mucós , des d'on són enviades cap a la regió bucofaríngea pel moviment coordinat dels cilis. Els bronquis es divideixen i es subdivideixen com a branques d'un arbre. Les darreres ramificacions , de diàmetre = 1 mm, s'anomenen bronquíols i acaben en unes dilatacions esfèriques anomenades alvèols pulmonars
2.2.Els pulmons
* Els pulmons són uns
òrgans esponjosos situats dintre de la caixa toràcica i per
damunt del diafragma. Els dos pulmons no són idèntics ja que
el dret té tres lòbuls mentre que l'esquerre en té
dos , ja que ha d'allotjar el cor. Estan recoberts per una doble membrana
anomenada pleura , el interior de la qual està ocupat pel líquid
pleural, de funció lubrificant. en el moviments respiratoris.
El seu interior està ocupat
pel conjunt de bronquíols i alvèols pulmonars juntament
amb teixit conjuntiu , capil·lars i nervis. A nivell dels alvèols
té lloc l'intercanvi gasós. El conjunt de tots els alvèols
té una superfície de més de 100 m2
(300 milions d'alvèols per pulmó). Cada bronqui va acompanyat
d'artèries i venes que entren en el pulmó i es ramifiquen
en multitud de capil·lars que formen una espesa xarxa que embolica
totalment els alvèols
Els alvèols estan constituïts per un endoteli simple finíssim
i es troben envoltats per una gran concentració de capil·lars
sanguinis. A més a més , aquestes estructures posseixen un
alt grau d'humitat , ja que la difusió d'O2
i CO2 es fa en dissolució amb aigua. La direcció
en la difusió dels gasos respiratoris ve regulada per les diferències
de concentració d'aquests en la sang i l'alvèol / cèl·lula.
2.3 Processos que intervenen en la respiració humana
El conjunt de processos que intervenen en la respiració de l'organisme
són:
1- Ventilació : transport d'aire des de l'exterior fins als pulmons i d'aquests a l'exterior. és un procés conegut també amb el nom de respiració externa.
2- Intercanvi gasós entre els alvèols puomonars i la sang.
3- Transport de gasos pel sistema circulatori.
4- Intercanvi gasós entre la sang i les cèl·lules dels teixits de l'organisme.
5- Respiració cel·lular.
2.3.1.Ventilació
És un procés mecànic en el qual l'aire atmosfèric passa de l'exterior als pulmons (inspiració) i l'aire dels pulmons és expulsat a l'exterior (espiració).
La ventilació és un fenomen basat en el principi físic que diu que la pressió i el volum són inversament proporcionals: al tòrax , quan augmenta el volum de la cavitat toràcica , la pressió disminueix a l'interior d'aquesta cavitat.
En el moviments respiratoris , els pulmons no tenen cap funció activa , ja que aquest moviment és dut a terme pels músculs del diafragma i de la caixa toràcica. Durant l'inspiració es produeix una contracció muscular del diafragma i els musculs elevadors de les costelles , cosa que provoca la dilatació de la cavitat toràcica. Com els pulmons s'hi troben adherits , s'expandeixen junt a la cavitat toràcica i augmenten el seu volum que serà omplert per aire. L'aire del'interior dels alvèols està en contacte amb l'aire atmosfèric a través de les vies respiratòries. quan la pressió a l'interior dels pulmons baixa com a conseqüència de l'expansió del tòrax , l'aire de l'àrea amb més alta pressió (aire atmosfèric) es difon immediatament a l'àrea de més baixa pressió (alvèols)
Inversament , quan disminueix el volum del tòrax , la pressió a l'interior dels pulmons augmenta relativament respecte a la pressió atmosfèrica i llavors , l'aire dels alvèols es difon pels bronquis i vies respiratòries fins a l'exterior. L'espiració és normalment un procés que no requereix energia i consisteix en la relaxació dels músculs que han intervingut. L'aire és impulsat vers l'exterior a mesura que disminueix la capacitat toràcica
El volum d'aire que es renova en una ventilació normal és de 0,5 l i es denomina aire corrent. Si l'inspiració és forçada poden entrar fins a 1,5 l , volum d'aire que es coneix com a aire complementari. En fer una espiració profunda treiem una altra quantitat de 1,5 l (aire de reserva) i finalment encara resten en els pulmons 1,5 l d'aire residual que no pot ser mobilitzat. S'anomena capacitat vital la quantitat màxima d'aire que pot ventilar-se en un cicle forçat.
2.3.2 Intercanvi de gasos entre els alvèols pulmonars i la sang.
La sang és la responsable de l'intercanvi
i el transport dels gasos respiratoris entre els alvèols i les cèl·lules
del nostre cos. L'intercanvi de gasos entre el medi extern (aire atmosfèric)
i el medi intern (sang) s'efectua als pulmons , concretament a nivell dels
alvèols pulmonars. Aquest intercanvi es pot explicar com a un fenomen
físic de difusió a través d'una membrana , és
a dir , els gasos passen sempre del lloc de concentració més
alta al lloc de concentració més baixa
En els alvèols , la concentració d'O2
és superior a la de la sang dels capil·lars (que torna de
banyar les cèl·lules del cos). L'O2
travessa la paret alveolar i la del capil·lar i s'incorpora a la
sang. Altrament , la concentració de CO2 (provinent
de la respiració cel·lular) és major als capil·lars
i passa, per tant, als alvèols.
|
N2
|
O2
|
CO2
|
|
|
Aire
inspirat
|
79
cc
|
21
cc
|
traces
|
|
Aire
espirat
|
79
cc
|
16
cc
|
4,5
cc
|
Aquest intercanvi ve governat per tres factors:
- existència d'una xarxa de capil·lars al voltant dels alvèols.
- parets dels alvèols i capil·lars constituïdes per un endoteli simple finíssim.
- aquestes estructures posseixen un alt grau d'humitat , ja que la difusió d'O2 i CO2 es fa en dissolució amb aigua
2.3.3
Transport de gasos per la sang
a) Transport de l'O2 .
Una menuda quantitat d'O2 resta dissolta en el plasma
sanguini mentre que la major part penetra en els glòbuls vermells
i s'uneix a l'hemoglobina -proteïna que conté quatre àtons
de ferro que són els que es combinen amb l'oxigen- i origina oxihemoglobina
, cosa que provoca una coloració vermella intensa de la sang.
|
Hb
+ O2 ------ HbO2
|
b) Transport del CO2.
El transport del CO2 originat per la respiració
cel·lular és més complex:
- una petita fracció es dissol en el plasma
- un 20% es combina amb l'hemoglobina , tot formant la carbohemoglobina.- la major part , però , es combina amb l'aigua del plasma i forma àcid carbònic que es transportat pel plasma en forma de bicarbonat.
2.3.4 Intercanvi de gasos entre la sang i les cèl·lules dels teixits
En els teixits , la concentració d'O2 és
menor a la de la sang procedent del pulmó. L'oxihemoglobina es dissocia
i allibera O2 que per difusió travessa la
paret del capil·lar , passa al líquid intersticial del teixit
i , des d'ací , penetra en les cèl·lules fins arribar
als mitocondris on tindrà lloc la respiració cèl·lular.
La sang poc oxigenada té un color vermell fosc.
Igualment el CO2 dels teixits passa a la sang entrant
a formar part del plasma en forma de bicarbonat o carbohemoglobina com a
conseqüència de les diferències de concentració.
Quan la sang ariba als teixits circulant pels capil·lars sanguinis
, la diferència de pressió provocada per les diferents concentracions
d'O2 i CO2 entre la sang i
l'interior de les cèl·lules dels teixits és la següent:
|
O2
|
CO2
|
|
|
Sang
arterial
|
100
mmHg
|
40
mm Hg.
|
|
Cèl·lules
dels teixits
|
0
mm Hg
|
50
mm Hg
|
2.3.5.Respiració cel·lular.
Ja hem dit que la respiració cel·lular és un procés
catabòlic mitjançant el qual les cèl·lules obtenen
energia. Es tracta d'un procés de degradació de la glucosa
amb presència d'O2 (oxidació). Quan
es degrada la glucosa , s'allibera l'energia emmagatzemada als seus enllaços
químics (36 molècules d'ATP per cada molècula de glucosa)
|
|
Aquest alliberament d'energia no es fa sobtadament , ans al contrari es
fa de mica en mica. Un alliberament simultani seria un inconvenient per
a la cèl·lula , ja que es faria en forma de calor , fet incompatible
amb el procés vital; a més a més aquesta gran quantitat
d'energia no podria ser utilitzada per la cèl·lula. Si l'energia
s'allibera poc a poc si que pot ser utilitzable en la formació de
molècules d'ATP.
Fins ara ens hem referit a la respiració cel·lular aeròbia
que té lloc al citoplasma i a l'interior dels mitocondris de la cèl·lula.
En moments de gran activitat , l'energia també pot ser produïda
en absència d'oxigen , dintre d'un procés anomenat respiració
anaeròbia.
Quan l'activitat dels músculs és més gran de la normal
i no queda coberta la necessitat d'oxigen , llavors la glucosa continguda
a les cèl·lules musculars és parcialment oxidada ,
(sense la presència d'O2) , donant com a resultat
àcid làctic. En el transcurs d'aquesta reacció s'allibera
una quantitat limitada d'energia (2 ATP) que és menor que en la respiració
aeròbia , ja que l'oxidació és parcial;
|
|
2.4 Control de la respiració
La respiració és una activitat involuntària, però
que alhora també es pot controlar voluntàriament. la contracció
dels músculs que produeixen la força per als moviments respiratoris
(difragma i músuls intercostals) depèn del sistema nerviós.
Hi ha dos sistemes:
- control automàtic; s'origina
al bulb raquidi i la medul·la el transmet pel sistema nerviós
autònom. Aquest sistema controla el cicle rítmic normal d'inspiracions
i espiracions. d'altra banda hi ha una sèrie de factors que exerceixen
un control químic sobre els centres de control respiratori:
+ baixa concentració d'O2 en sang.
+ l'acidesa de la sang (pH baixos)
+ alta concentració de CO2 al plasma sanguini.
- control voluntari; s'origina a les
neurones del còrtex cerebral , que envien impulsos nerviosos a través
de les neurones de la medul·la espinal , fins a arribar a excitar
els músculs de la respiració abans esmentats. Aquest mecanisme
pot interrompre o modular els moviments normals automàtics de ventilació
, segons les necessitats dels individus
2.5 Malalties o disfuncions que afecten l'aparell respiratori
Infeccions
aparell respiratori
* Refredat.
Afecció de les vies respiratòries altes , de natura vírica
o al·lèrgica , produïda per efecte del fred o de la humitat.
Es caracteritza sobretot per la inflamació de la mucosa nasal. En
cas que la inflamació afecte més la laringe o lafaringe ,
es denomina laringitis o faringitis
respectivament. En cas de laringitis l'afecció pot anar acompanyada
d'afonia.
* Bronquitis.
Procés inflamatori que afecta els bronquis. pot estar produït
per factors diversos: fred , humitat , tabac , al·lèrgies
, i també per infeccions víriques. Els símptomes que
la caracteritzen són: tos i espectoració elevada , amb dolor
al pit. Cal cuidar-la molt i deixar-la ben curada perquè no esdevinga
una malaltia crònica
* Pneumònia
Inflamació dels alvèols pulmonars i dels bronquíols.
En l'edat infantil són més freqüents les produïdes
per virus , mentre que entre els adults predominen les bacterianes.
* Tuberculosi.
Malaltia infecciosa causada pel bacil de Koch , i que es caracteritza per
la producció de lesions pulmonars greus , acompanyades de pèrdua
de pes , debilitat general , febre i esputs sangonosos. A hores d'ara és
una malaltia que es pot prevenir amb una vacuna.
Asma.
La majoria dels malalts afectats per aquesta disfunció són
persones al·lèrgiques al pol·len , la pols , etc. Les
dificultats de ventilació que presenten són causades per la
contració de cèl·lules musculars , fet que provoca
la constricció de les vies respiratòries.
Càncers
de l'aparell respiratori.
El càncer no és ua malaltia sola sinó moltes , cadascuna
de les quals afecta una part del cos, i encara d'una manera diferent. Hi
ha una relació directa amb l'ús
de tabac.
Hi ha una sèrie
de factors que poden canviar el cicle respiratori:
+ La tos , originada per la presèmcia
e cossos sòlids que irriten les vies respiratòries.
+ L'esternut , provocat per la presència
de pols en l'aire que respirem cosa que la irritació de les vies
espiratòries superiors.
+ El singlot és degut a moviments espasmòdics
el diafragma , provocats per causes emocionals , esforços excessius
, etc.
