Respiración pulmonar

Esquema do sistema respiratorio humano.

A respiración pulmonar é o proceso polo cal o aire entra e sae dos pulmóns. A respiración pulmonar, usada por organismos aerobios tales como réptiles, aves e mamíferos, necesita osíxeno para producir enerxía, a través da respiración celular, en forma de moléculas do metabolismo de alto valor enerxético como a glucosa. A respiración é só un proceso que achega osíxeno alí onde se necesita e expulsa do organismo dióxido de carbono. Outro proceso importante implicado na respiración é o movemento do sangue a través do sistema circulatorio. O intercambio dos gases ocorre nos alvéolos pulmonares por difusión pasiva de gases entre o gas alveolar e o sangue dos capilares pulmonares. Unha vez que os gases están disolvidos no sangue, esta é bombeada polo corazón arredor do corpo (a través do sistema circulatorio). O termo médico que define unha respiración relaxada normal é eupnea.

Amais da expulsión do dióxido de carbono, outro resultado da respiración pulmonar é a perda corporal de auga. O aire exhalado ten unha humidade relativa do 100% debido á difusión da auga a través das humedecidas superficies dos condutos respiratorios e os alvéolos.

Mecanismo

Respiración pulmonar normal

Nos mamíferos, a inspiración débese á contracción e esmagamento do diafragma, un músculo alombado que separa o tórax do abdome. Se o abdome está relaxado, esta contración fai que o abdome sobresaia cara ao exterior, aumentando o volume corporal. Este aumento de volume provoca unha baixada de presión sobre o tórax e a consecuente expansión dos pulmóns. A diferenza de presión co exterior fai que o aire entre nos pulmóns. Na expiración o diafragma se relaxa e volve á súa posición normal provocando unha diminución no volume pulmonar. Desta volta a presión é maior nos pulmóns ca no exterior polo cal o aire abandona os pulmóns. A gran elasticidade dos pulmóns facilita en gran medida esta respiración pulmonar tranquila e relaxada que consome pouca enerxía.

Cando o organismo necesita maiores achegas de osíxeno os músculos abdominais resisten á expansión do diafragma, empurrando a este e á caixa torácica cara a arriba cun incremento do volume e da entrada de aire. A expiración prodúcese pola relaxación dos músculos abdominais e, xa que logo, do diafragma, que producen unha diminución de volume nos pulmóns e a consecuente expulsión do aire. Porén, esta expiración forzada pode prolongarse pola empuxada cara a abaixo dos músculos abdominais que arrastran á caixa torácica. Isto aumenta a presión a través das paredes dos condutos respiratorios provocando o seu estreitamento e, talvez, asubío.

Os músculos intercostais actúan como auxiliares do proceso, fixando e moldeando a caixa torácica. A voz depende do equilibrio entre as dúas formas de respiración, e no home un cambio consciente a miúdo modifica a reacción autónoma adaptándoa á necesidade. Situacións como o medo ou a ansiedade poden modificar o padrón respiratorio, anticipando a necesidade de osíxeno; a experiencia, como por exemplo a perda dun inhalador, pode actuar dun xeito semellante. Outros factores que afectan ao proceso respiratorio son a perda de elasticidade pulmonar por mor da idade, as doenzas pulmonares, a expansión abdominal debida á obesidade, o poder muscular que resiste á expansión torácica, ou empurrar cara a abaixo a caixa torácica.

Nos anfibios, o proceso respiratorio coñécese como respiración de presión positiva. Os músculos fan descender a base da cavidade bucal, agrandándoa e introducindo aire a través dos orificios nasais (úsase o mesmo mecanismo - presión, volume e difusión - cos pulmóns dos mamíferos). Cos orificios nasais e a boca pechadas, a base da cavidade bucal é forzada a subir, co cal o aire baixa pola traquea ata introducirse nos pulmóns.

Control da respiración

A respiración é unha das poucas funcións corporais que, dentro duns límites, pode ser controlada tanto dun xeito consciente como inconsciente.

Home practicando pranaiama, modalidade do ioga onde se controla a respiración

Control consciente

O control consciente da respiración é común a moitas formas de meditación, especificamente certas modalidades de ioga como o pranaiama, a diferenza de anapama que é só ter conciencia da propia respiración. En diversas actividades como a natación, o exercicio aerobio, a oratoria ou o adestramento da voz, apréndese a controlar a respiración propia; inicialmente dun xeito consciente pero progresivamente dun modo subconsciente, sen outra finalidade que sustentar a vida. A acción de falar tamén depende do control consciente da respiración, que se usa así mesmo no método Buteyko.

Control inconsciente

Inconscientemente, a respiración é controlada por centros especializados do tronco do encéfalo, os cales regulan automaticamente o ritmo e a profundidade da respiración segundo as necesidades corporais en cada momento. Cando aumenta o nivel de dióxido de carbono no sangue, a auga desta reacciona con aquel producindo ácido carbónico. O ácido láctico producido por fermentación durante o exercicio físico tamén baixa o pH. O descenso do pH sanguíneo estimula os receptores químicos do gromos ou corpos carótido e aórtico, así como os situados no interior do centro respiratorio do bulbo raquídeo. Os quimioreceptores envían máis impulsos nerviosos ao centro da respiración no bulbo raquídeo e á protuberancia anular. Estes, en quendas, envían impulsos nerviosos a través dos nervios frénicos e torácicos ao diafragma.

Exemplos

Cando se fai exercicio físico, o nivel de dióxido de carbono no sangue increméntase debido ao aumento da respiración celular dos músculos, o cal activa os corpos carótido e aórtico e o centro da respiración. Finalmente, estes producen un aumento do ritmo da respiración.

Durante o repouso, o nivel de dióxido de carbono é máis baixo e, en consecuencia, tamén o é o ritmo respiratorio. Isto asegura o envío aos músculos e outros órganos da cantidade axeitada de osíxeno. É importante sinalar que, máis cá carencia de osíxeno, é o incremento de dióxido de carbono que acidifica o sangue o que provoca a desesperación por respirar.

Interacción

Unha persoa sa non pode voluntariamente suspender a propia respiración dun xeito indefinido. Se un ser humano non inhala, o nivel de dióxido de carbono aumenta no sangue rapidamente, experimentando unha dispnea (falta de aire) insoportábel. Este incontido reflexo non é sorprendente dado que sen respiración, os niveis internos de osíxeno descenden perigosamente en poucos minutos, producindo un dano cerebral permantente seguido eventualmente da morte. Porén, houbo casos nos que o suxeito ten sobrevivido despois de dúas horas sen aire; isto só é posíbel cando se esta somerxido en auga fría, pois esta activa o reflexo de inmersión mamífero, ou tamén cando se somete á persoa a un estado de animación suspendida.

Se unha persoa saudábel quixera voluntariamente parar a propia respiración (isto é, aguantar a respiración) por un período longo de tempo, inevitabelmente acabaría perdendo a consciencia e o corpo reasumiría a respiración. É por isto que un no se pode suicidar usando este método, a menos que a respiración sexa restrinxida por algo máis, por exemplo, se é un líquido como a auga o que impide a respiración prodúcese o afogamento.

A hiperventilación produce uns niveis de CO₂ por debaixo dos normais, descendendo a subministración de sangue e osíxeno aos órganos vitais debido á vasoconstrición e á supresión do efecto Bohr inducidas polo CO₂. A hiperventilación voluntaria pode causar niveis perigosamente baixos no nivel de osíxeno dos tecidos que pode levar, por exemplo, ao esvaecemento provocado por unha hipoxia cerebral.

Os gases da respiración

Compoñentes

No traxe espacial os astronautas teñen unha atmosfera de osíxeno

O osíxeno é o compoñente esencial de todos os gases respirábeis, dos que o aire é o único natural.

O aire que inhalamos ten a seguinte composición aproximada en volume:

• 78% de nitróxeno.
• 21% de osíxeno.
• 0,96 de argon.
• 0,04% de dióxido de carbono, helio, auga e outros gases

Outros gases respirábeis producidos artificialmente son as mesturas gaseosas ricas en osíxeno ou helio que utilizan os mergulladores, como tamén o osíxeno e os gases analxésicos que se lles dá aos pacientes baixo coidado médico. A atmosfera nun traxe espacial é osíxeno puro. Tamén a nosa dependencia de cantidades relativamente pequenas de osíxeno fai que un ambiente rico en osíxeno puro nos produza hiperactividade ou euforia.

A proporción de gases no aire exhalado ten aproximadamente un 4 ou 5% máis de dióxido de carbono e un 4 ou 5% menos de osíxeno co aire inhalado. A composición en volume de aire expirado é:

• 78% de nitróxeno.
• De 13,6 a 16% de osíxeno.
• De 4 a 5,3% de dióxido de carbono.
• 1% de argon e outros gases.

Adicionalmente, no aire exhalado hai vapor de auga e trazas doutros gases: 5% de vapor de auga, algunhas partes por millón (ppm) de hidróxeno e monóxido de carbono, 1 ppm de amoníaco, e menos de 1 ppm de acetona, metanol, etanol (a menos que houbese unha inxesta previa de etanol, en cuxo caso habería concentracións moito máis altas) e outros compostos volateis. O osíxeno é usado polo organismo na respiración celular e outros usos, e o dióxido de carbono é un subproduto dese proceso. A cantidade exacta de osíxeno e dióxido de carbono no aire exhalado ao respirar, e a cantidade do outros gases exhalados varía segundo a dieta, o exercicio físico e o estado de saúde do individuo.

Influencia da presión

O aire atmosférico a unha certa altitude está sometido a unha presión menor có nivel do mar debido a que soporta menor peso, pois a columna de aire por riba del é menor. Esta presión inferior pode provocar mal de altura ou hipoxia.

Pola contra, nun ambiente submarino a presión é maior có nivel do mar debido ao peso engadido da columna de auga. O aumento de presión pode levar á narcose de nitróxeno, á toxicidade polo osíxeno ou á sindrome de descompresión.

Significado cultural

Aborixe australiano tocando un didgeridoo

No Tai Chi Chuan, o adestramento aerobio combínase coa respiración para exercitar os músculos diafragmáticos e para adestrar posturas efectivas. Ámbalas dúas cousas inducen un mellor uso da enerxía corporal. En música úsase a respiración para tocar instrumentos de vento e moitos aerófonos, por exemplo os aborixes australianos tocan un instrumento seu, o didgeridoo, mediante unha técnica de respiración coñecida como respiración circular. O impo, os boscexos e os espirros son fenómenos relacionados coa respiración.

Os pobos antigos ligaban a respiración cunha forza vital. A Biblia Hebrea representa a Deus exhalando o seu alento sobre unha figura de arxila con forma humana para crear a Adán e dotalo de alma (nephesh). Tamén refire á respiración como retornando a Deus cando morre un mortal. Os termos espírito, qi, prana e psiqué están relacionados co concepto de respiración. Tamén son conceptos equivalentes o polinesio Mana e o hebreo Ruach.

Véxase tamén

Outros artigos

• Respiración
• Respiración celular
• Aparato respiratorio
• Ventilación pulmonar