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Si teneis suspendido 1º o 2º de ciencias naturales el examen será el día 2 de septiembre  de 10 a 11 en el aula de 1º B o 1º C

Podeís estudiarlo con el libro o por el blog:
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El aparato circulatorio y la circulación

La sangre, un tejido líquido

La sangre es uno más de los tejidos del organismo. Como el resto de los tejidos, está formada por varios tipos de células y por una matriz extracelular que relaciona todas las células entre sí. La particularidad que tiene es que esa matriz es líquida y recibe el nombre de plasma.

El hecho de que la sangre sea un tejido líquido le proporciona la capacidad de moverse a lo largo de todo el organismo. En el caso de los seres humanos, este movimiento tiene lugar siempre por el interior de conductos, llamados vasos sanguíneos, que junto con la propia sangre y un órgano que se encarga de impulsarla, el corazón, forman el sistema circulatorio.

La matriz extracelular del tejido sanguíneo, es decir, el plasma, es un líquido de color amarillento compuesto fundamentalmente por agua, aunque también incluye nutrientes solubles, hormonas, enzimas, otras proteínas y desechos celulares.

El tipo celular más abundante entre las células sanguíneas son los glóbulos rojos, también llamados eritrocitos o hematíes. En condiciones normales puede haber unos 5.000.000 de eritrocitos por cada mililitro de sangre. Si la cantidad de eritrocitos es más baja se produce una alteración denominada anemia, que produce debilidad, dolores de cabeza e incluso dificultades al respirar. Los glóbulos rojos humanos son células sin núcleo de forma redondeada y aplanada. Su color rojo, visible en el microscopio, se debe a la presencia de una proteína muy abundante en ellos, la hemoglobina, que contiene hierro. La función de los eritrocitos es la de transportar el oxígeno, unido a la hemoglobina.

Los leucocitos o glóbulos blancos son un conjunto de tipos celulares presentes en la sangre cuya característica común es que tienen aspecto transparente cuando se observan a través del microscopio. También tienen en común su función general, que es participar en la defensa del organismo contra agentes patógenos. Existen varios tipos de leucocitos, como los monocitos y neutrófilos, que destruyen físicamente los microorganismos invasores, o los linfocitos, que producen anticuerpos que atacan a los patógenos o combaten las células cancerosas.

Las plaquetas son trozos de células que participan en la coagulación, es decir, en el proceso de taponamiento y cierre de las heridas, para evitar que la sangre escape de los vasos sanguíneos. En este proceso participan también algunas de las proteínas que forman parte del suero, y el resto de las células sanguíneas, especialmente los glóbulos rojos.

Estructura general del aparato circulatorio

Todos los sistemas circulatorios de los animales, entre ellos el del hombre, tienen las mismas partes básicas, que realizan funciones parecidas:

• Un órgano impulsor, el corazón, que bombea la sangre hacia todo el cuerpo.
• Un sistema arterial, que aleja la sangre del corazón distribuyéndola por todo el cuerpo. También colabora a impulsarla hasta los órganos más lejanos.
• Los capilares, vasos sanguíneos de paredes muy finas que permiten el intercambio de sustancias entre la sangre y los distintos órganos.
• Un sistema venoso, que devuelve la sangre al corazón.
• Un líquido circulante, la sangre, que se encarga de realizar las funciones del sistema circulatorio.

El conjunto de arterias, capilares y venas forman la circulación periférica, y su longitud total en el hombre es de unos 100.000 kilómetros. Los distintos tipos de vasos tienen estructuras bien diferenciadas: las arterias tienen un diámetro pequeño y una pared gruesa y musculada, mientras que las venas tienen mucho mayor calibre al tiempo que su musculatura es más fina. En cuanto a los capilares, poseen un diámetro muy pequeño, hasta el punto de que las células sanguíneas los recorren prácticamente en fila india, mientras que su pared es un epitelio muy delgado a través del cual pueden difundirse las sustancias disueltas en la sangre.

Esta estructura provoca que la sangre fluya a diferentes velocidades en los distintos tramos del aparato circulatorio: muy rápidamente en las arterias, impulsada por el corazón y por la elasticidad de su capa muscular y muy lentamente en los capilares, lo que favorece el intercambio de sustancias entre el aparato circulatorio y los órganos. Por último, la circulación en las venas es lenta, y tiene lugar, en buena parte, gracias a las contracciones de los músculos que las rodean.

En cada tejido hay un gran número de capilares, gracias a lo cual ninguna célula está separada más de dos o tres células del capilar más próximo. Sin embargo, la sangre no circula simultáneamente por todos ellos: en un momento dado solo reciben sangre entre un 5 y un 10% de los capilares del cuerpo, siendo los que más reciben los del cerebro, el corazón, los riñones y el hígado. Al pasar por ellos, el intercambio de sustancias entre la sangre y los tejidos ocurre siempre desde donde están más concentradas a la de menor concentración:

• Los nutrientes y el oxígeno pasan desde los capilares hacia los tejidos.
• Los residuos y el dióxido de carbono se mueven desde los tejidos hacia los capilares.

La mayor parte del volumen sanguíneo regresa hacia el corazón circulando por las venas. Sin embargo, en los capilares una parte del plasma sanguíneo, fundamentalmente agua y sustancias solubles, sale del sistema circulatorio y se queda bañando los tejidos. Esto supondría una pérdida de líquido circulante de unos cuatro litros diarios, cantidad bastante parecida al volumen sanguíneo total. Este líquido se reincorpora a la circulación general por medio del sistema linfático.

El sistema linfático es un conjunto de capilares, terminados en fondo ciego, y vasos mayores (troncos linfáticos), paralelo al sistema circulatorio sanguíneo, por el que circula el líquido recuperado de los tejidos y enriquecido en glóbulos blancos, llamado linfa. La linfa fluye en este sistema del mismo modo que la sangre venosa, empujada por la musculatura.

Además de los vasos, el sistema linfático está formado por los ganglios linfáticos, que tienen función defensiva contra los agentes infecciosos. Se trata de abultamientos donde se acumulan los leucocitos para tratar de reconocer a virus y bacterias.

El corazón

El corazón es un órgano hueco del tamaño aproximado de un puño situado en el tórax, entre los dos pulmones y algo desplazado hacia el lado izquierdo, por lo que el pulmón de ese lado es algo más pequeño que el otro.

Desde el exterior se aprecian varios vasos sanguíneos que sugen o llegan hasta él por su parte superior: los vasos eferentes (que salen del corazón) son la arteria aorta, desde el lado izquierdo y la arteria pulmonar, desde el derecho, mientras que los aferentes (los vasos que llegan hasta el corazón) son las venas cava superior e inferior, que desembocan en el lado derecho, y las venas pulmonares, que llegan hasta el lado izquierdo. También se observan un grupo de vasos que lo rodean, los vasos coronarios, que se encargan de alimentarlo.

La pared del corazón está formada por tres capas, que de fuera hacia adentro son pericardio, miocardio y endocardio. El miocardio está formado por músculo cardiaco, y es el responsable de la contracción del corazón. Es más grueso en los ventrículos que en las aurículas, en relación con el hecho de que son éstas las que impulsan la sangre hacia las arterias, y mucho más grueso en el ventículo izquierdo, pues es esta cavidad la que debe enviar la sangre hacia la circulación general.

En cuanto a su funcionamiento, el corazón actúa como una bomba de fuerza constante, es decir, produce siempre la misma fuerza en cada contracción, de modo que regula su potencia cambiando la velocidad a la que trabaja. Dicho de otra forma, el corazón aumenta su potencia aumentando el ritmo con el que late, que en reposo es de unas 70 veces por minuto aproximadamente.

La contracción cardiaca se produce en respuesta a un estímulo eléctrico generado en el mismo miocardio: dentro del músculo cardiaco existen zonas especiales capaces de producir una descarga eléctrica que se propaga desde ellas al resto del miocardio, provocando su contracción. En concreto, la zona que desencadena todo el proceso se encuentra en la aurícula derecha, y es la que primero se activa. El impulso generado se transmite hasta un centro secundario, situado sobre el ventrículo, de modo que primero se contraen las aurículas y luego los ventrículos. Estos dos centros se conocen como "marcapasos naturales".

El proceso de funcionamiento del corazón recibe el nombre de ciclo cardiaco. Es un proceso de tres tiempos:

1. Sístole auricular: las aurículas están llenas de sangre y se produce el impulso en el marcapasos principal, lo que desencadena la contracción auricular. Esto hace que se abran las válvulas auriculoventriculares (mitral y tricúspide), permitiendo el paso de la sangre a los ventrículos. Entre tanto, las válvulas semilunares, que se encuentran al inicio de las arterias, están cerradas, de modo que la sangre no puede escapar del corazón.
2. Sístole ventricular: el impulso se transmite al segundo marcapasos, lo que provoca la contracción del miocardio de los ventrículos. Esto hace que la sangre empuje las válvulas semilunares, abriéndolas y permitiendo la salida de la sangre a través de las arterias, mientras que las válvulas auriculoventriculares están cerradas, impidiendo el reflujo sanguíneo. El músculo de las aurículas se relaja.
3. Diástole: el miocardio se relaja por completo y el corazón recupera su volumen máximo. La sangre venosa llena las aurículas y termina por abrir las válvulas auriculoventriculares.

Circulación sanguínea 

 La circulación sanguínea en el hombre se describe como doble y cerrada. Es cerrada porque la sangre circula siempre por el interior de los vasos sanguíneos, no se mezcla con los tejidos como ocurre en muchos invertebrados. Y es doble porque la sangre recorre dos circuitos hasta volver hasta el punto del que había salido:

• La circulación menor tiene lugar entre el corazón y los pulmones, y sirve para que la sangre se "cargue" con oxígeno y deje el dióxido de carbono en los pulmones.
• La circulación mayor va a parar a todos los órganos del cuerpo, permitiendo que lleguen hasta ellos el oxígeno, los nutrientes y el resto de los componentes de la sangre, y que se retiren el dióxido de carbono y los demás residuos producidos durante el metabolismo celular.

La circulación menor empieza en el lado derecho del corazón. La sangre que ha vuelto de los diferentes órganos entra al corazón a través de la aurícula derecha, y desde ahí pasa al ventrículo derecho. Sale del corazón a través de las arterias pulmonares, llegando a los pulmones. Los capilares pulmonares reciben oxígeno desde los alveolos y dejan en ellos el dióxido de carbono, de modo que la sangre oxigenada y libre de dióxido de carbono vuelve al corazón a través de las venas pulmonares, llegando a la aurícula izquierda.

En la circulación menor, las arterias llevan sangre poco oxigenada, y las venas sangre muy oxigenada. Por esta razón, es conveniente olvidar las denominaciones "sangre arterial" y "sangre venosa" y tener en cuenta, en cambio, que las arterias siempre alejan la sangre del corazón (son vasos eferentes) mientras que las venas la llevan de vuelta hacia él (son vasos aferentes).

Tanto el oxígeno como el dióxido de carbono se encuentran en la atmósfera en estado gaseoso, y es importante tener en cuenta que los gases son muy poco solubles en el plasma sanguíneo, lo que dificulta su transporte a través de la sangre. Para permitir ese transporte se utilizan dos mecanismos diferentes:

• El oxígeno se mueve en la sangre unido a una proteína, llamada hemoglobina, que forma parte de los glóbulos rojos. Esta proteína, que contiene hierro (lo que da el color rojo a la sangre), tiene una gran afinidad por el oxígeno, lo que hace que se una a él en cuanto está libre en el medio. La concentración de oxígeno en el aire de los alveolos es mucho más alta que en la sangre que circula por los capilares, lo que hace que este gas pase desde los alveolos a los capilares, uniéndose a la hemoglobina.
• El dióxido de carbono puede reaccionar con el agua que forma el plasma sanguíneo, dando lugar a bicarbonato, una sustancia que es soluble, por lo que se transporta de este modo. Al contrario de lo que ocurre con el oxígeno, la concentración de bicarbonato en los capilares es mayor que la de dióxido de carbono en los alveolos, de modo que esta sustancia pasa desde los capilares hasta los alveolos.

 La circulación mayor comienza en el lado izquierdo del corazón. La sangre que ha llegado de los pulmones pasa al ventrículo izquierdo, que la expulsa a través de la arteria aorta, la de mayor tamaño del cuerpo (tiene unos 2,5 cm de diámetro). Esta arteria se ramifica rápidamente, distribuyendo la sangre hacia el resto de los órganos. Gracias a este circuito, los diferentes tejidos y órganos reciben oxígeno y nutrientes y ceden dióxido de carbono y otros residuos que retornan al corazón.

Las rutas de nutrientes y residuos

Las sustancias transportadas por la sangre recorren caminos diferentes desde su entrada en el sistema circulatorio hasta su llegada a su destino final:

• El oxígeno se incorpora a la sangre desde los alveolos pulmonares. Desde ahí se dirige al corazón a través de las venas pulmonares, llegando a la aurícula izquierda. Pasa al ventrículo izquierdo y sale del corazón a través de la aorta, incorporándose a la circulación mayor, que permite su llegada hasta los diferentes órganos del cuerpo.
• El dióxido de carbono llega a los capilares sanguíneos que bañan los diferentes órganos como resultado de su metabolismo. Desde ellos pasa a las venas, por medio de las cuales llega a la aurícula derecha del corazón. De la aurícula derecha pasa al ventrículo derecho, y de éste a las arterias pulmonares, que lo llevan hasta los alveolos, donde abandona el torrente sanguíneo para incorporarse al aire espirado.
• Los nutrientes procedentes de los alimentos se incorporan a la sangre en el intestino. Salen de él a través de la vena porta, que se dirige hasta el hígado donde se ramifica hasta dar lugar a capilares venosos. Esta estructura, es decir, una vena que forma capilares que luego van a confluir en otra vena, recibe el nombre de sistema porta, y permite llevar sustancias hasta un órgano. Nuestro cuerpo tiene tres sistemas porta, siendo el porta hepático el más importante, tanto por la función que realiza (lleva los nutrientes hasta el hígado) como por su tamaño. En el transporte de nutrientes entre el intestino y el hígado también interviene el sistema linfático, a través del cual se transportan los lípidos. El hígado es el órgano fundamental en el almacenamiento y distribución de los nutrientes. En él se almacenan los glúcidos y los lípidos de uso inmediato, y desde él se incorporan a la circulación sanguínea cuando son necesarios en algún órgano del cuerpo. Desde el hígado, los nutrientes pasan a la vena hepática y de ella a la vena cava inferior, a través de la cual llegan a la aurícula derecha. Desde ahí, antes de llegar a los órganos a los que van destinados los nutrientes deben recorrer el circuito menor (aurícula derecha - ventrículo derecho - arterias pulmonares - venas pulmonares) y volver al lado izquierdo del corazón, desde donde salen a través de la aorta, para distribuirse por todo el cuerpo, llegando por fin a los órganos que los necesitan.
• Los residuos metabólicos producidos por las células (aparte del dióxido de carbono) son, fundamentalmente, sustancias nitrogenadas que son eliminadas por los riñones y, en menor medida, por el hígado y la piel. Para llegar a estos órganos dichos residuos se incorporan a la circulación mayor, llegando a la aurícula derecha del corazón. Desde esta cavidad deben recorrer la circulación menor (aurícula derecha - ventrículo derecho - arterias pulmonares). En los pulmones también se excretan algunos residuos, aunque en pequeñas cantidades, pero la mayor parte regresan al corazón, llegando a la aurícula izquierda e incorporándose a la circulación mayor. Los vasos que llegan a la piel, al hígado y a los riñones permiten la eliminación de los residuos por medio del sudor, la bilis y la orina respectivamente, pero el resto de los vasos siguen llevando sustancias de desecho, aunque en baja  concentración.

Otras funciones del sistema circulatorio

Además del transporte de nutrientes y residuos, el sistema circulatorio realiza otras funciones imprescindibles para el funcionamiento correcto de nuestro organismo:

• Participa en la defensa del organismo contra agentes infecciosos: por los sistemas circulatorio y linfático circulan los leucocitos, cuya función es impedir la entrada al cuerpo de microorganismos patógenos. En el plasma también circulan los anticuerpos, proteínas segregadas por algunos leucocitos, que se unen a los microorganismos y contribuyen a destruirlos.
• Interviene en la coordinación entre los diferentes órganos del cuerpo, sirviendo de sistema de transporte a las hormonas, sustancias que son producidas por algunos órganos de coordinación y que se dirigen a otros, haciendo que éstos respondan de una determinada forma.
• Colabora en la homeostasis, es decir, en el mantenimiento de las condiciones internas del organismo, necesarias para que funcione correctamente. La participación del sistema circulatorio en este equilibrio incluye varios aspectos:
• Ayuda a mantener constante la temperatura, distribuyendo el calor producido por los órganos internos durante su funcionamiento a lo largo de todo el cuerpo.
• Mantiene el volumen de agua que el cuerpo necesita para funcionar.
• Conserva la concentración de sales y el pH (es decir, la acidez) que hace posible el funcionamiento de todas las células.

Enfermedades del sistema circulatorio

Las enfermedades del sistema circulatorio pueden afectar, por una parte, al corazón, a la circulación o a la propia sangre, en cuanto a su composición o características.

• La anemia es una alteración de la sangre que hace que transporte menos oxígeno del que necesita el organismo, generalmente debido a la escasez de hierro. Hay algunas condiciones fisiológicas, como el embarazo o periodos menstruales muy abundantes, así como ciertas enfermedades comunes, como úlceras, que pueden provocar anemias, aunque también pueden deberse a otras causas más graves.

 

• La tensión arterial es la presión que ejerce la sangre sobre las paredes de las arterias. Se debe a la concentración de las sustancias disueltas en el plasma, especialmente las sales minerales, pero también los residuos como la urea. Cuando estas sustancias se encuentran por encima de sus concentraciones normales (ejerciendo una presión superior a los 140 mm Hg) se produce una condición fisiológica, que no es propiamente una enfermedad, llamada hipertensión arterial. La hipertensión puede llegar a dañar las paredes de las arterias, especialmente de las más finas, por lo que se considera como un factor de riesgo para padecer otras enfermedades más graves, que pueden afectar al funcionamiento del corazón. En ocasiones, la hipertensión es síntoma de alguna alteración más grave, como problemas renales. Cuando no es así, puede prevenirse con una dieta adecuada, reduciendo la cantidad de sal en las comidas, y manteniendo hábitos saludables, como realizar ejercicio físico.

• La aterosclerosis es el estrechamiento del diámetro interno de las arterias debido a que en ellas se depositan acúmulos de grasa. Es la consecuencia más negativa de un exceso de lípidos en la sangre y, en particular, de niveles altos de colesterol, lo que explica la importancia que tiene el control de ambas variables. Ese estrechamiento puede dificultar la llegada de sangre a los órganos que se nutren gracias a esas arterias, lo que es especialmente grave si se trata de las arterias que alimentan al músculo cardiaco, de modo que la aterosclerosis es una de las principales causas de los infartos de miocardio.

• La coagulación de la sangre es el proceso que permite el cierre de las heridas que se producen en el interior de los vasos sanguíneos y que provocan la pérdida de sangre, es decir, hemorragias. En este proceso participan tanto proteínas que forman parte del plasma (los factores de coagulación, el más importante de los cuales es la fibrina) como los elementos celulares, especialmente las plaquetas y los glóbulos rojos. La fibrina y otras proteínas circulan por los vasos sanguíneos formando pequeñas estructuras más o menos esféricas. Cuando se produce una herida, cambian su forma pasando a convertirse en filamentos que se enredan entre sí formando una malla en la que quedan atrapados los glóbulos rojos y las plaquetas, formándose el coágulo o trombo que impide la pérdida de sangre. Existen diferentes enfermedades en las que se producen alteraciones del proceso normal de coagulación, tanto por defecto como por exceso.
• La hemofilia es una enfermedad genética ligada al sexo, es decir, que padecen de forma diferente hombres y mujeres. En este caso, solo pueden sufrirla los varones, mientras que es transmitida por vía materna. La falta de algunos factores de coagulación impide que se formen los coágulos de modo normal, por lo que incluso una pequeña herida puede producir una gran pérdida de sangre.
• La enfermedad deWillebrand se produce porque falta una proteína que permite la unión entre las plaquetas.
• Las trombosis son enfermedades que se debenn a la formación de coágulos o trombos en el interior de los vasos sanguíneos, que van circulando por ellos hasta que el vaso es demasiado pequeño para permitir su paso, momento en el que lo taponan, impidiendo el paso de la sangre a los órganos alimentados por ese conducto. Los problemas derivados de las trombosis pueden producirse en las arterias y en las venas. En las arterias, las trombosis pueden dar lugar a apoplejías o a ataques al corazón, mientras que cuando ocurre en las venas puede provocar tromboflebitis (inflamación de una vena), oclusión de las venas retinianas o embolia pulmonar, si el trombo producido en una vena, generalmente en las piernas (por ejemplo por inmovilidad prolongada, como en el síndrome de la clase turista), se desprende y viaja hasta llegar a la circulación menor, donde puede taponar una arteria pulmonar.

• También pueden producirse alteraciones estructurales de los vasos sanguíneos, es decir, problemas que afectan a la pared de las venas o de las arterias.
• Las varices son venas dilatadas que se inflaman y que son visibles por debajo de la superficie de la piel. Generalmente aparecen en la parte posterior de las piernas y suelen tener un color azulado o amoratado, y adquieren un aspecto meandriforme, es decir, describen un gran número de curvas en su recorrido. Ocurren cuando las válvulas venosas funcionan mal, normalmente como consecuencia de la inmovilidad prolongada. Pueden reducirse con actividad física, pérdida de peso y facilitando el retorno venoso, levantando las piernas al descansar y utilizando prendas (calcetines, medias) compresivas. Las hemorroides son un tipo particular de venas varicosas que se forman en el recto o alrededor del ano, frecuentemente como resultado de dificultades al defecar.
• Un aneurisma es el ensanchamiento y debilitamiento de las paredes de una arteria, generalmente la aorta. El problema que suponen es que pueden crecer y romperse, produciendo una hemorragia peligrosa.

Las enfermedades obstructivas, es decir, las que se deben al taponamiento de un vaso sanguíneo, son especialmente peligrosas cuando el vaso se encuentra en el cerebro o en el corazón. En el caso del cerebro, puede producirse una obstrucción de una arteria (ataque cerebral isquémico) o una hemorragia en un vaso sanguíneo. En ambos casos se produce un ataque cerebral, también conocido como ictus o apoplejía: la parte del cerebro que se alimenta de ese vaso deja de recibir nutrientes, por lo que deja de funcionar. Eso provoca que se pierdan las funciones fisiológicas o cognitivas relacionadas con esa zona, de forma temporal o permanente. Si el área es muy amplia puede provocar la muerte.

En el caso del corazón, los efectos pueden ser la angina de pecho o el infarto de miocardio. La angina de pecho se produce cuando una arteria coronaria ve disminuido su diámetro, generalmente porque en ella se ha depositado una placa de ateroma (lípidos), lo que hace que el miocardio no reciba suficiente oxígeno. Produce presión o dolor en el pecho, y en ocasiones es indicativa de que más adelante puede producirse un infarto. El infarto de miocardio, también conocido como ataque al corazón, se produce cuando un coágulo tapona una arteria coronaria, bloqueando el flujo de sangre al músculo. El resultado inmediato es un latido irregular (arritmia) que puede acabar produciendo la parada del corazón. En muchas ocasiones el infarto puede provocar un daño irreversible del músculo, que puede afectar a los marcapasos naturales. En este caso debe procederse a implantar un marcapasos que regule el latido.

La respiración y el aparato respiratorio

El concepto de respiración en el marco del funcionamiento de los seres vivos tiene un doble significado, que puede complicar su comprensión: por una parte, cuando se refiere al nivel de organización del individuo completo, la respiración consiste en el intercambio de gases entre el organismo y su entorno, mediante el cual el oxígeno llega hasta el medio interno (la sangre) mientras que el dióxido de carbono resultado de los procesos metabólicos del organismo es expulsado al exterior.

Por otra parte, cuando se analiza desde el punto de vista del nivel de organización celular, la respiración, que en este caso suele recibir el nombre más preciso de respiración celular, se refiere a una serie de reacciones químicas que ocurren en la célula, concretamente en la mitocondria, y que sirven para producir energía a partir de los nutrientes. En la respiración celular el oxígeno se combina con algunos de los nutrientes procedentes de los alimentos, en un proceso de combustión en el que se obtiene energía. Los productos de esa combustión, además de la energía que la célula utiliza, son agua y dióxido de carbono.

Existe, por tanto, una relación estrecha entre el proceso que tiene lugar en los pulmones (la ventilación pulmonar) y la respiración celular que ocurre en todas las células del organismo: el oxígeno absorbido en los pulmones es transportado hasta todas y cada una de las células del cuerpo, donde es utilizado para obtener energía. Como residuo se produce dióxido de carbono, que es eliminado por las células, pasando a la sangre, que lo transporta hasta los pulmones para ser eliminado.

En los mamíferos la respiración es realizada por el aparato respiratorio pulmonar. Se trata de un conjunto de tubos huecos, llamados genéricamente vías respiratorias, que permiten la llegada del aire hasta un conjunto de cavidades de pequeño tamaño, llamadas alveolos, recubiertas por un epitelio muy fino a través del cual los gases difunden con facilidad. La mayor parte de este conjunto de tubos está dentro de un par de órganos que los protegen y evitann que colapsen, los pulmones, y el conjunto completo se encuentra dentro del tórax, protegido por las costillas.

Anatomía del aparato respiratorio

La entrada de aire al aparato respiratorio se produce a través de las fosas nasales, un par de orificios situados en la parte inferior de la nariz, que se abren a una cavidad (cavidad nasal) situada entre el paladar y la base del cráneo. La cavidad nasal se comunica con un sistema de huecos distribuidos por encima y por debajo de los ojos, llamados senos paranasales. Tanto la cavidad nasal como los senos están recubiertos por un epitelio que segrega moco, una glucoproteína que cumple una función protectora del aparato respiratorio.

En el interior de la cavidad se aprecian unos resaltes óseos, los cornetes nasales, que permiten aumentar su superficie interna.

La cavidad nasal no solo es un orificio de entrada, sino que también sirve para acondicionar el aire antes de que siga su recorrido por el resto del aparato respiratorio. El acondicionamiento consiste en calentar el aire, poniéndolo en contacto con la sangre que circula por debajo del epitelio. De este modo, se evita que el aire frío pueda dañar el epitelio de las vías respiratorias o de los alveolos.

Otra función que cumplen las fosas nasales es impedir la entrada al aparato respiratorio de elementos extraños, que pueden ser causantes de enfermedades. La primera estructura relacionada con esta función son los pelos que se encuentran en los orificios nasales, que impiden la entrada de cuerpos extraños y de pequeños animales. Elementos más pequeños, como bacterias o virus, quedan retenidos por el moco, una glucoproteína viscosa y adherente secretada por el epitelio nasal y por el de los senos paranasales. La inflamación de esta mucosa, provocada por microorganismos, da lugar a la sinusitis.

Las fosas nasales se abren por su parte posterior a la cavidad bucal, de la que quedan separadas por la úvula (campanilla). Las vías respiratorias y las digestivas tienen, a partir de este punto, un tramo común, la faringe, que desemboca por su parte dorsal en el esófago (aparato digestivo) y por su parte ventral en la laringe (aparato respiratorio). El tramo inferior de la faringe presenta un repliegue, la epíglotis, que evita el paso de los alimentos hacia las vías respiratorias, que provocaría el ahogamiento.

En la laringe se encuentran las cuerdas vocales, unos repliegues membranosos que pueden abrirse o cerrarse y que vibran al paso del aire, emitiendo los sonidos vocálicos.

A continuación de la laringe se encuentra la tráquea, un conducto tapizado interiormente por un epitelio ciliado, y protegido hacia el exterior por un cartílago. En su primer tramo, que externamente se aprecia en el cuello, el cartílago tiene forma de "C", porque la parte posterior de la tráquea está próxima a la columna vertebral, pero cuando se separan el cartílago rodea por completo al tubo. La función de la tráquea es  conducir el aire hacia los pulmones. Además, el epitelio que la recubre se ocupa también de eliminar partículas extrañas que hayan podido llegar hasta allí procedentes del exterior.

La tráquea se divide en dos conductos, también protegidos por cartílago, llamados bronquios. Tras un corto recorrido los bronquios penetran en los pulmones y se dividen a su vez en bronquiolos, ya sin cartílago: tres en el lado derecho y dos en el izquierdo, ya que este lado del pulmón es algo más pequeño debido a la posición que ocupa el corazón. Cada bronquiolo penetra en una división pulmonar, que puede observarse desde el exterior, llamada lóbulo pulmonar. Dicho de otra forma, el pulmón izquierdo tiene dos lóbulos mientras que el derecho tiene tres.

Los pulmones son órganos huecos rodeados de una doble membrana llamada pleura. Las dos hojas de la pleura dejan entre sí una cavidad estrecha y llena de líquido, la cavidad pleural, que tiene gran importancia en el funcionamiento del aparato respiratorio.

Los bronquiolos se ramifican rápidamente, formando una estructura con forma de árbol con ramas cada vez más estrechas también llamadas bronquiolos. Para distinguirlos unos de otros se tiene en cuenta el número de ramificaciones que se han producido hasta llegar a cada uno, y así se habla de bronquiolos de primer orden, de segundo orden, etc. Los bronquiolos más pequeños reciben el nombre de bronquiolos terminales, y desembocan en los sacos alveolares.

Los sacos alveolares están formadas por la unión de un conjunto de cavidades más o menos esféricas, los alveolos, de modo que externamente tienen aproximadamente el aspecto de un racimo de uva. Hacia el exterior, cada saco alveolar está rodeado por un conjunto de capilares sanguíneos. La pared de los alveolos está formada por una fina capa de epitelio monoestratificado plano, que se mantiene siempre húmeda. El pequeño grosor de las células de esta capa permite el paso a su través de los gases que se intercambian durante la ventilación pulmonar. Gracias a la estructura pulmonar, la superficie total de intercambio gaseoso se acerca a los 100 m².

El intercambio de gases entre la cavidad alveolar y los capilares sanguíneos se produce por difusión, gracias a la diferencia de concentración que existe entre el aire y la sangre. Los gases son capaces de pasar a través de las estrechas células del alveolo y del capilar. Su movimiento neto se produce desde la zona en la que están más concentrados a la de menor concentración. La sangre que llega a los pulmones tiene una concentración de dióxido de carbono mayor que el aire exterior, de modo que el CO₂ pasa desde el capilar hasta el alveolo. Por el contrario, la concentración de oxígeno en la sangre que llega al alveolo es más baja que la del aire, de modo que el oxígeno pasa del alveolo al capilar.

Para que pueda producirse el intercambio de gases en los alveolos, es necesario que el aire penetre en los pulmones, recorriendo todas las vías respiratorias. El flujo de aire a lo largo de los conductos respiratorios se produce gracias a la diferencia de presiones que existe entre el exterior del cuerpo y el espacio interpleural.

Los gases pueden moverse libremente desde las zonas en las que se encuentran a una presión elevada a las zonas en las que la presión que soportan es menor. Un mecanismo posible para cambiar la presión de un recipiente es cambiar su volumen: si aumenta el volumen del recipiente, disminuye la presión interna en él. Eso es lo que ocurre durante los movimientos respiratorios con la cavidad pleural. Al inspirar, se contrae el diafragma y los músculos intercostales separan las costillas. Estos dos movimientos, especialmente el primero, hacen que aumente el volumen de la cavidad pleural.

Al tratarse de una cavidad cerrada, el aumento de su tamaño hace que disminuya su presión interna. Como la presión del aire atmosférico es ahora mayor, el aire penetra en los pulmones. Durante la espiración ocurre el fenómeno opuesto.

Nuestros pulmones tienen una capacidad total aproximada de unos 6 litros. Sin embargo, no todo ese aire entra y sale de los pulmones cuando respiramos. En realidad, en cada movimiento respiratorio se intercambia aproximadamente medio litro. Este volumen de aire que se intercambia en una respiración habitual se denomina volumen normal. Si en lugar de respirar normalmente se realiza una inspiración forzada, la cantidad de aire que entra y sale de los pulmones aumenta hasta llegar aproximadamente a los 4,8 litros. Esos 4,3 litros más que pueden entrar y salir gracias a la respiración profunda se denominan capacidad vital. En todo caso, siempre queda una parte del aire, algo más de un litro, que no puede entrar ni salir de los pulmones, por mucho que se fuerce la respiración. Esta porción de aire se denomina volumen residual.

Cada minuto se producen entre 12 y 15 ciclos respiratorios, por lo que se intercambian con el exterior entre 6 y 7,5 litros de aire. Este ritmo puede variarse voluntariamente, pero en condiciones normales se controla involuntariamente desde el hipotálamo y, sobre todo, el bulbo raquídeo.

El factor más importante en el control del ritmo respiratorio es la concentración de dióxido de carbono que circula por la sangre, a través de su influencia en el pH (grado de acidez) sanguíneo. Cuando aumenta la cantidad de dióxido de carbono en a circulación, generalmente debido a un consumo excesivo de oxígeno, hace que disminuya el pH de la sangre, lo que puede ser detectado por elementos sensoriales situados en los vasos sanguíneos.  Este cambio es comunicado al bulbo raquídeo, que desencadena un aumento del ritmo y la profundidad de la respiración, con lo que vuelve a aumentar la cantidad de oxígeno en la sangre.

Enfermedades del aparato respiratorio

El aparato respiratorio está expuesto directamente al exterior del cuerpo, por lo que es una de las zonas del organismo más sensible a las infecciones. Son muy habituales las infecciones por diferentes tipos de virus, que dan lugar a catarros o gripes, y que afectan a las vías respiratorias altas (fosas nasales, garganta), o las infecciones víricas o bacterianas que afectan a la faringe y a la laringe, y que pueden también dar lugar a las amigdalitis si se produce una respuesta inmunitaria contra los agentes infecciosos.

También son habituales, aunque menos frecuentes, las enfermedades de las vías respiratorias bajas, como la bronquitis o la neumonía (también llamada pulmonía).

Otra causa frecuente de enfermedades del aparato respiratorio es la alergia. La mucosa respiratoria está expuesta a las sustancias que pueden producir reacciones inmunitarias, por lo que son muy frecuentes las manifestaciones locales en forma de alergias. Entre estas enfermedades se encuentran la rinitis alérgica, la fiebre del heno o la mayor parte de los tipos de asma.

Infecciones de las vías respiratorias altas Resfriado común, rinitis, sinusitis, faringitis, amigdalitis, laringitis, traqueítis Infecciones de las vías respiratorias bajas Bronquitis, gripe, neumonía, bronconeumonía Otras enfermedades de las vías aéreas superiores Fiebre del heno Enfermedades crónicas Enfisema, EPOC, asma Enfermedades pulmonares por agentes externos Enfermedades profesionales relacionadas con la inspiración de sustancias tóxicas Otras enfermedades intersticiales Edema pulmonar Enfermedades supurativas y necróticas Absceso pulmonar, derrame pleural Otras enfermedades Neumotórax, insuficiencia respiratoria

La bronquitis es la inflamación de la capa mucosa de los bronquios, debida a diferentes causas. Puede ser aguda, es decir, tener una duración más o menos corta pero con síntomas intensos, en cuyo caso puede deberse a una infección o a un daño producido por algún producto tóxico, o crónica, generalmente de menor intensidad pero persistente en el tiempo, Las bronquitis crónicas pueden tener como causa la alergia o el tabaquismo, ya que el tabaco irrita y daña permanentemente la mucosa bronquial.

El enfisema es la destrucción del tejido alveolar o su pérdida de elasticidad producida por la inhalación continuada de alguna sustancia tóxica. En la actualidad la causa más frecuente del enfisema pulmonar es el tabaquismo. Las personas con enfisema pulmonar pueden tomar aire con facilidad, pero no pueden expulsarlo fácilmente.

El asma consiste en un estrechamiento de los bronquios que se produce como respuesta excesiva ante sustancias o situaciones que, normalmente, no deberían producir ningún efecto. El efecto es la dificultad al respirar.

La neumonía es la infección de los alveolos pulmonares, generalmente provocada por bacterias, que provoca fiebre alta y dificultades al respirar.

Efectos del tabaquismo

El tabaco es una planta de la familia de las solanáceas (como las patatas), que es consumida de diferentes formas (como cigarrillos o cigarros, tabaco para pipa, rapé -inhalado, sin quemar- o tabaco de mascar) por los efectos psicológicos que produce: relajación y sensación de poder conseguir una mayor concentración. La forma más habitual de consumo es fumado, es decir, quemándolo e inhalando el humo producido en la combustión. De este modo, los compuestos resultantes de la combustión del tabaco se introducen directa y profundamente en el aparato respiratorio y, en menor medida, en el digestivo, desde donde algunos de sus componentes pueden pasar a la sangre.

Al tratarse de un producto biológico, su composición incluye un gran número de sustancias, algunas de las cuales se queman rápidamente mientras que otras no pueden quemarse y son aspiradas directamente. Por otra parte, la combustión que se produce en el cigarrillo es muy rápida, por lo que es incompleta y da lugar a una mezcla aún más compleja que se inhala al fumar. El resultado es que al fumar se aspira un gran número de compuestos orgánicos distintos, entre los que se han encontrado más de trescientos potencialmente cancerígenos o toxicos. Los más importantes de estos compuestos son:

• La nicotina: es una sustancia que tiene capacidad de actuar sobre el sistema nervioso, estimulándolo y provocando los efectos psicológicos que provocan su uso. Pero además la nicotina es una sustancia cancerígena, ya que puede provocar cambios en el material genético de las células a las que llega. La nicotina pasa fácilmente desde los alveolos a la sangre, y desde allí llega al sistema nervioso, pero también es absorbida por la mucosa digestiva.
• Los alquitranes son sustancias que se forman como resultado de la combustión incompleta de muchos compuestos orgánicos. Son potentes cancerígenos, pero también actúan impermeabilizando los alveolos, por lo que son un agente importante en el desarrollo del enfisema.
• Muchos agentes irritantes y tóxicos que producen daños en la mucosa del aparato respiratorio.
• El monóxido de carbono, que se produce también como resultado de la combustión incompleta de cualquier sustancia. Es una sustancia tóxica, que atraviesa la membrana alveolar y pasa a la sangre, donde se une a la hemoglobina, impidiendo que esta se una al oxígeno y destruyéndola.

 El consumo del tabaco provoca efectos tanto psicológicos como físicos sobre el organismo. Desde el punto de vista psicológico produce dependencia, que desemboca en ansiedad y depresión cuando se trata de abandonar su uso. Desde el punto de vista físico, produce alteraciones que no pueden llegar a considerarse enfermedades, pero que reducen la calidad de vida, y diferentes enfermedades tanto agudas como crónicas.

Algunas de las alteraciones fisiológicas producidas por el tabaco son la reducción de los sentidos del gusto y el olfato, mal aliento, envejecimiento prematuro de la piel, amarilleamiento de los dedos y dientes, fatiga excesiva debida a la pérdida de capacidad pulmonar y tos, especialmente por la mañana.

Entre las enfermedades causadas por el consumo del tabaco pueden citarse las relacionadas con la irritación del aparato respiratorio: faringitis, laringitis o bronquitis que dan lugar a tos y expectoraciones repetidas; disminución de la capacidad pulmonar y dificultades respiratorias, incluso enfisema.

El tabaco también afecta a otros aparatos y sistemas, facilitando la aparición de úlceras de estómago y dificultades en la circulación sanguínea que pueden dar lugar a enfermedades cardiacas, incluyendo infartos de miocardio.

En todo caso, el efecto más conocido del tabaquismo es que puede incrementar el riesgo de padecer cáncer, fundamentalmente de pulmón, pero también de otros órganos como la boca, laringe, esófago, riñón y vejiga.

El cáncer es una enfermedad que se debe a mutaciones producidas en algunas células, y la mutación es un proceso accidental al que todo el mundo está expuesto, de modo que todo el mundo tiene una cierta probabilidad de contraer un cáncer a lo largo de su vida. Lo que ocurre con el consumo del tabaco, o con la exposición a otros agentes cancerígenos, es que aumentan la probabilidad de que ocurran mutaciones, por lo que los fumadores, o las personas expuestas a mutágenos, tienen muchas más posibilidades de contraer cáncer que las personas no expuestas. Muchas veces se habla de personas que no han sufrido cáncer a pesar de haber fumado durante toda su vida, mientras que otras que no han fumado nunca sí lo padecen. Eso es cierto, pero cuando se observa toda la población, hay muchos más casos "habituales": hay más fumadores que sufren cáncer que no fumadores que lo padecen.

Hay otra forma más de valorar el riesgo de padecer un cáncer: el 80% de todos los cánceres de pulmón se dan en fumadores. Esto viene a querer decir que, si nadie fumara, el número de cánceres de pulmón se reduciría a una quinta parte de los casos actuales, lo que es muy importante si se tiene en cuenta que el cáncer de pulmón es la causa más frecuente de muerte prematura entre varones, y la segunda más frecuente entre mujeres (después del cáncer de mama), entre quienes está aumentando rápidamente. En este mismo sentido, se sabe que el 95% de los cánceres de boca se producen entre fumadores en pipa.

En las mujeres embarazadas los efectos del consumo del tabaco se extienden al feto, que puede nacer con un peso excesivamente bajo o incluso con efectos fisiológicos, incluido el "síndrome de abstinencia" que provoca dejar de fumar.