Por el Dr. Elio Rivera
Respirar parece tan sencillo que casi nunca pensamos en ello. El aire entra, el aire sale y seguimos con nuestra vida. Sin embargo, detrás de cada respiración ocurre un proceso extraordinariamente preciso. Los pulmones deben llevar oxígeno desde el ambiente hasta la sangre y retirar dióxido de carbono producido por nuestras células. Todo esto ocurre miles de veces al día sin que tengamos que pensar conscientemente en cada movimiento.
Los pulmones no son simples bolsas llenas de aire. Están formados por una red ramificada de conductos que termina en millones de pequeños sacos llamados alvéolos. Allí, una superficie enorme y extremadamente delgada permite que los gases pasen entre el aire y la sangre.
La respiración es, en realidad, una cooperación entre pulmones, músculos, sangre, corazón, cerebro y vasos sanguíneos. Cada inhalación pone en marcha un sistema completo diseñado para mantener viva cada célula del organismo.
Los pulmones, un órgano maravilloso
El aire comienza un largo recorrido
Cuando inhalamos, el aire entra principalmente por la nariz o la boca.
Después pasa por la faringe, la laringe y la tráquea.
La tráquea se divide en dos bronquios principales, uno para cada pulmón.
A partir de allí comienza una ramificación extraordinaria.
Los bronquios se dividen en conductos cada vez más pequeños llamados bronquiolos, hasta terminar finalmente cerca de los alvéolos.
La estructura recuerda un árbol invertido.
Un árbol respiratorio dentro del pecho
La comparación con un árbol no es solamente visual.
La tráquea funciona como un tronco.
Los bronquios son ramas grandes.
Los bronquiolos son ramas cada vez más pequeñas.
Y al final aparecen millones de unidades diminutas donde ocurre el intercambio gaseoso.
El sistema distribuye el aire desde una sola entrada hacia una superficie interna enorme.
Los alveolos pulmonares
Millones de alvéolos
Los pulmones humanos contienen cientos de millones de alvéolos.
Cada uno es un pequeño saco lleno de aire rodeado por una red de capilares.
Sus paredes son extremadamente delgadas.
Esto permite que el oxígeno pase desde el aire alveolar hacia la sangre y que el dióxido de carbono viaje en dirección contraria.
La distancia que deben atravesar los gases es microscópica.
La eficiencia depende precisamente de mantener esa barrera muy fina.
Una superficie sorprendentemente grande
Aunque los pulmones caben dentro del tórax, la superficie total disponible para intercambio gaseoso es enorme.
La gran cantidad de alvéolos multiplica el área.
Una estructura relativamente compacta puede así ofrecer decenas de metros cuadrados de superficie funcional.
La solución no consiste en tener pulmones gigantescos.
Consiste en dividir el espacio en muchísimas unidades pequeñas.
El oxígeno cruza hacia la sangre
Cuando el aire llega a los alvéolos, la concentración de oxígeno es mayor allí que en la sangre venosa que acaba de llegar desde los tejidos.
El oxígeno se mueve por difusión a través de la membrana alveolocapilar.
Después entra en los glóbulos rojos y se une principalmente a la hemoglobina.
La sangre queda preparada para transportar oxígeno hacia el resto del cuerpo.
El dióxido de carbono hace el recorrido inverso
Las células producen dióxido de carbono como resultado de su metabolismo.
La sangre lo transporta de regreso hacia los pulmones.
Cuando llega a los capilares pulmonares, el dióxido de carbono pasa desde la sangre hacia los alvéolos.
Después lo expulsamos al exhalar.
Cada respiración elimina parte de un producto que las células ya no necesitan.
Los pulmones dependen del corazón
Los pulmones por sí solos no podrían distribuir oxígeno por el organismo.
Necesitan al corazón.
El ventrículo derecho impulsa sangre hacia los pulmones.
Allí se oxigena.
Después regresa al lado izquierdo del corazón, desde donde es enviada al resto del cuerpo.
Respiración y circulación son inseparables.
El diafragma — el gran músculo de la respiración
El músculo principal de la respiración es el diafragma.
Se encuentra debajo de los pulmones y separa el tórax del abdomen.
Cuando se contrae, desciende.
Esto aumenta el volumen del tórax y reduce la presión dentro de los pulmones.
Como resultado, el aire entra.
Cuando el diafragma se relaja, el proceso se invierte y el aire puede salir.
No “succionamos” el aire directamente
En realidad, el aire entra porque cambia la presión.
El movimiento del diafragma y otros músculos expande la cavidad torácica.
Al aumentar el volumen, disminuye la presión interna.
El aire del exterior, donde la presión es mayor, se desplaza hacia dentro.
La respiración utiliza principios físicos simples de una manera extraordinariamente eficiente.
Las costillas también participan
Los músculos intercostales ayudan a mover la caja torácica.
Durante una respiración profunda, elevan y expanden las costillas.
Así aumenta todavía más el volumen disponible para los pulmones.
Respirar no depende de un solo músculo.
Es un movimiento coordinado de toda la pared torácica.
Los pulmones no se expanden solos
Cada pulmón está rodeado por una membrana doble llamada pleura.
Entre sus capas existe una pequeña cantidad de líquido.
Este sistema reduce la fricción y ayuda a mantener el pulmón acoplado al movimiento de la pared torácica.
Cuando el tórax se expande, el pulmón lo sigue.
Una película microscópica de líquido ayuda a que todo el sistema se mueva con suavidad.
El surfactante evita que los alvéolos colapsen
Dentro de los alvéolos existe una sustancia llamada surfactante pulmonar.
Su función es reducir la tensión superficial.
Sin ella, muchos alvéolos tenderían a colapsar y sería mucho más difícil volver a abrirlos con cada respiración.
El surfactante disminuye el esfuerzo necesario para respirar.
Una sustancia microscópica tiene un efecto enorme sobre el funcionamiento de millones de sacos de aire.
Respirar al nacer exige un cambio extraordinario
Antes del nacimiento, los pulmones del feto no realizan intercambio gaseoso con el aire.
El oxígeno llega a través de la placenta.
Después del nacimiento ocurre una transición extraordinaria.
El recién nacido inspira.
Los pulmones se expanden.
Los alvéolos comienzan a llenarse de aire.
La circulación también se reorganiza.
En pocos momentos, un sistema que funcionaba de una manera pasa a funcionar de otra completamente distinta.
El cerebro controla la respiración
Aunque podemos contener la respiración por unos segundos o respirar conscientemente más rápido, la respiración normal está controlada automáticamente por regiones del tronco encefálico.
Estas áreas responden especialmente a cambios en dióxido de carbono, pH y, en ciertas condiciones, oxígeno.
Cuando el dióxido de carbono aumenta, el impulso para respirar se intensifica.
El cerebro ajusta la ventilación sin que tengamos que pensarlo.
El cuerpo mide continuamente su química
Existen quimiorreceptores en el sistema nervioso central y en estructuras periféricas como los cuerpos carotídeos y aórticos.
Estos receptores detectan cambios químicos en la sangre.
Si ocurre una alteración importante, envían señales que modifican la respiración.
El organismo no solamente respira.
También supervisa si la respiración es suficiente.
Respirar más rápido durante el ejercicio
Cuando corremos o hacemos ejercicio, los músculos consumen más oxígeno y producen más dióxido de carbono.
La respiración aumenta en frecuencia y profundidad.
El corazón también aumenta su actividad.
La circulación dirige más sangre hacia los músculos activos.
Pulmones y corazón responden juntos a una demanda mayor.
Todo el sistema cambia en segundos.
Los cilios limpian las vías respiratorias
La superficie de muchas vías respiratorias está cubierta por células ciliadas.
Sobre ellas existe una capa de moco que atrapa polvo, partículas y microorganismos.
Los cilios realizan movimientos coordinados que desplazan ese moco hacia la garganta.
Allí puede ser tragado o eliminado.
Este mecanismo recibe el nombre de escalera mucociliar.
Un sistema de limpieza que nunca descansa
Cada vez que respiramos introducimos aire que puede contener partículas.
Sin un sistema de limpieza, estas se acumularían fácilmente en regiones delicadas.
El moco atrapa.
Los cilios transportan.
La tos puede ayudar a expulsar materiales cuando es necesario.
La protección respiratoria utiliza varias capas de defensa.
La nariz también prepara el aire
Antes de llegar a los pulmones, el aire puede ser filtrado, calentado y humidificado en las cavidades nasales.
La mucosa y los cornetes nasales aumentan la superficie de contacto.
Así, el aire llega a regiones más profundas en condiciones más favorables.
La respiración comienza antes de que el aire alcance los pulmones.
Toser es un mecanismo protector
La tos puede resultar molesta, pero cumple una función importante.
Cuando receptores detectan irritación o secreciones, se produce una inspiración seguida de un cierre temporal de la glotis.
La presión aumenta.
Después la glotis se abre bruscamente y el aire sale a gran velocidad.
El objetivo es expulsar aquello que puede obstruir o irritar las vías respiratorias.
Estornudar también protege
El estornudo cumple una función semejante en las vías respiratorias superiores.
Una irritación en la mucosa nasal desencadena una respuesta refleja.
El aire se expulsa rápidamente.
El cuerpo posee múltiples mecanismos automáticos para mantener abiertas y limpias las rutas por donde entra el aire.
El oxígeno no es solo “aire”
El aire contiene aproximadamente un veintiuno por ciento de oxígeno.
El resto es principalmente nitrógeno, junto con pequeñas cantidades de otros gases.
Nuestro organismo necesita el oxígeno para procesos celulares que permiten producir ATP, una de las principales formas de energía utilizable por las células.
Respirar conecta directamente el ambiente con el metabolismo celular.
Cada célula depende de los pulmones
Una neurona del cerebro.
Una fibra muscular.
Una célula del hígado.
Una célula de la piel.
Todas necesitan energía.
Y gran parte de esa producción energética depende del oxígeno que entra por los pulmones.
Una respiración tomada en el tórax termina influyendo en células distribuidas por todo el cuerpo.
El dióxido de carbono también regula el pH
Eliminar dióxido de carbono no sirve solamente para deshacerse de un producto de desecho.
Este gas participa en el equilibrio ácido-base de la sangre.
Cambios en la ventilación pueden modificar rápidamente el pH.
Por eso los pulmones trabajan junto con los riñones para mantener el equilibrio químico interno.
Respirar también es regular.
Dos pulmones, pero no exactamente iguales
El pulmón derecho posee normalmente tres lóbulos.
El izquierdo posee dos.
La diferencia se debe, en parte, al espacio ocupado por el corazón.
El cuerpo utiliza el espacio dentro del tórax de manera cuidadosamente organizada.
Corazón y pulmones comparten una región limitada y deben funcionar juntos.
El pulmón izquierdo deja espacio al corazón
En el lado izquierdo existe una depresión conocida como escotadura cardíaca.
Esta relación anatómica muestra nuevamente cómo los órganos no existen aislados.
La forma de uno está relacionada con la presencia del otro.
La anatomía completa del tórax es una integración espacial.
Respirar parece automático porque el sistema funciona bien
Normalmente no sentimos el esfuerzo de cada inhalación.
No contamos nuestros alvéolos.
No pensamos en el surfactante.
No decidimos cuánto debe contraerse el diafragma.
No calculamos cuánto dióxido de carbono eliminar.
Todo sucede automáticamente.
La complejidad queda escondida detrás de la sencillez aparente.
La Biblia utiliza el aliento como símbolo de vida
El libro de Génesis declara:
“Entonces Jehová Dios formó al hombre del polvo de la tierra, y sopló en su nariz aliento de vida, y fue el hombre un ser viviente.”
(Génesis 2:7)
El propósito del pasaje no es describir fisiología pulmonar.
Sin embargo, utiliza una realidad profundamente reconocible: respirar está íntimamente asociado con estar vivo.
Mientras existe vida, el aliento continúa.
Job también relacionó la respiración con Dios
Job declaró:
“El espíritu de Dios me hizo, y el soplo del Omnipotente me dio vida.”
(Job 33:4)
Y en otro pasaje:
“Que todo el tiempo que mi alma esté en mí, y haya hálito de Dios en mis narices.”
(Job 27:3)
Para el observador antiguo, la respiración era una señal inmediata de vida.
Hoy conocemos los mecanismos microscópicos que existen detrás de esa experiencia.
Cada respiración requiere una cadena completa
Pensemos en lo que ocurre con una sola inhalación.
El diafragma se contrae.
El tórax se expande.
La presión disminuye.
El aire entra.
Pasa por tráquea, bronquios y bronquiolos.
Llega a los alvéolos.
El oxígeno cruza una membrana microscópica.
Se une a la hemoglobina.
El corazón lo distribuye.
Las células lo utilizan.
Después el dióxido de carbono regresa y es expulsado.
Todo ocurre una y otra vez.
Una obra extraordinaria escondida en cada respiración
La Biblia no pretende explicar difusión, surfactante, control respiratorio o intercambio alveolocapilar mediante lenguaje científico. Estas preguntas corresponden a la anatomía, fisiología y neumología.
Sin embargo, cuanto más conocemos los pulmones, más extraordinario resulta algo que hacemos sin pensar.
Millones de alvéolos crean una enorme superficie dentro de un espacio relativamente pequeño. Una membrana microscópica separa aire y sangre. El diafragma modifica presiones. El surfactante mantiene abiertos los alvéolos. Los cilios limpian las vías. El cerebro regula el ritmo. El corazón transporta los gases.
Desde la perspectiva bíblica, comprender estos mecanismos aumenta nuestra admiración. Los pulmones nos recuerdan que la vida depende de una cooperación silenciosa y continua: con cada respiración tomamos del ambiente el oxígeno que nuestras células necesitan y devolvemos aquello que ya no necesitan, mediante un sistema tan preciso que puede funcionar día y noche sin que tengamos que pensar en él.
Referencias
Escrituras consultadas
- Génesis 2:7.
- Job 27:3.
- Job 33:4.
- Salmo 104:29-30.
- Salmo 150:6.
- Ezequiel 37:5-10.
- Hechos 17:25.
Bibliografía científica
- Hall, J. E. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. Elsevier.
- West, J. B. Respiratory Physiology: The Essentials. Wolters Kluwer.
- Levitzky, M. G. Pulmonary Physiology. McGraw-Hill.
- Moore, K. L., Dalley, A. F. & Agur, A. M. R. Clinically Oriented Anatomy. Wolters Kluwer.
Temas científicos consultados
- Anatomía del árbol bronquial.
- Alvéolos y membrana alveolocapilar.
- Difusión de oxígeno y dióxido de carbono.
- Hemoglobina y transporte de gases.
- Diafragma y mecánica ventilatoria.
- Surfactante pulmonar.
- Circulación pulmonar.
- Control nervioso de la respiración.
- Quimiorreceptores.
- Sistema mucociliar.
Organizaciones científicas
- National Heart, Lung, and Blood Institute — fisiología y enfermedades respiratorias.
- American Thoracic Society — investigación y medicina pulmonar.
- National Institutes of Health — fisiología respiratoria.
- American Lung Association — función pulmonar y salud respiratoria.
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