Respiración: qué es, funciones y cómo ocurre el intercambio de gases

Respiración: descubre qué es, sus funciones y cómo ocurre el intercambio de gases entre pulmones y sangre; entiende el papel del oxígeno y el CO2 en tu cuerpo.

La respiración consiste en hacer entrar y salir el aire de los pulmones. El aire que entra y sale se llama respiración. Si una persona no puede respirar, morirá.

La respiración ayuda a las personas a hacer dos cosas muy importantes:

1. Introducir el oxígeno en el cuerpo. Todas las partes del cuerpo necesitan oxígeno para sobrevivir. La única forma que tiene el ser humano de obtener oxígeno es respirándolo.
2. Sacar el dióxido de carbono (CO₂ ) del cuerpo. Cuando el cuerpo produce energía, le sobra dióxido de carbono. El cuerpo necesita deshacerse del dióxido de carbono sobrante, porque su exceso es venenoso. La única forma que tiene el ser humano de deshacerse del dióxido de carbono es exhalándolo.

Cuando una persona inspira, lleva aire a sus pulmones. El aire contiene oxígeno. El oxígeno pasa de los pulmones al torrente sanguíneo de la persona. Cuando el oxígeno entra en el torrente sanguíneo, el dióxido de carbono extra sale y entra en los pulmones. Esto se llama intercambio de gases: básicamente, el oxígeno y el dióxido de carbono cambian de lugar. El oxígeno está ahora en el torrente sanguíneo, que puede transportar ese oxígeno a todas las partes del cuerpo. Además, el dióxido de carbono está ahora en los pulmones, donde puede ser exhalado.

Los adultos respiran unas 18 veces por minuto, es decir, más de 25.000 veces al día. Los niños respiran aún más rápido.

¿Qué ocurre durante la respiración?

La respiración se puede dividir en dos partes principales:

• Ventilación (movimiento del aire): la inspiración y la espiración. Al inspirar, el diafragma y los músculos intercostales se contraen; esto aumenta el volumen de la cavidad torácica y reduce la presión dentro de los pulmones, permitiendo que el aire entre. Al espirar, los músculos se relajan y el aire sale; la espiración puede ser pasiva (al reposo) o activa/forzada (al hacer ejercicio o toser).
• Intercambio de gases: sucede en los alvéolos pulmonares, pequeñas bolsas con paredes muy delgadas rodeadas de capilares. El oxígeno pasa desde el aire alveolar a la sangre y el dióxido de carbono viaja en sentido opuesto por diferencias en la presión parcial de los gases.

Cómo se transportan los gases en la sangre

La mayor parte del oxígeno se transporta unido a la hemoglobina de los glóbulos rojos; una pequeña fracción viaja disuelta. El dióxido de carbono se transporta de tres formas: disuelto en sangre, unido a proteínas (incluida la hemoglobina) y, principalmente, en forma de ion bicarbonato (HCO₃^-) tras reaccionar con el agua en las células sanguíneas. Estos mecanismos permiten llevar O₂ a los tejidos y retirar el CO₂ producido por las células.

Respiración celular

En las mitocondrias de las células ocurre la respiración celular: el oxígeno se usa para quemar (metabolizar) nutrientes y producir energía en forma de ATP. Ese proceso genera dióxido de carbono como producto de desecho, que debe eliminarse mediante el intercambio de gases y la ventilación.

Control de la respiración

La frecuencia y la profundidad de la respiración están reguladas por el sistema nervioso central (principalmente el tronco encefálico: bulbo raquídeo y protuberancia) y por quimiorreceptores periféricos (en las arterias carótidas y aórticas). Estos sensores responden a cambios en la concentración de CO₂, el pH y, en menor medida, el O₂. Un aumento del CO₂ o una disminución del pH estimulan la respiración para eliminar el exceso de CO₂.

Frecuencia respiratoria y factores que la modifican

El valor mencionado al inicio (unos 18 ciclos por minuto) es un promedio; en reposo, una frecuencia normal en adultos suele estar entre 12 y 20 respiraciones por minuto. Los niños y los bebés tienen ritmos más rápidos. La frecuencia y la profundidad respiratoria aumentan en situaciones como ejercicio, fiebre, ansiedad, anemia o en lugares con baja presión de oxígeno (altitud).

Signos de alarma

Debe consultarse a un profesional de salud de inmediato si aparecen:

• Dificultad marcada para respirar o sensación de ahogo.
• Respiración muy rápida (>30 por minuto en adultos) o muy lenta.
• Coloración azulada en labios, uñas o piel (cianosis).
• Dolor torácico intenso, pérdida de conciencia, confusión o somnolencia excesiva.
• Tos persistente con sangre, fiebre alta y dificultad respiratoria.

Consejos para mantener una buena función respiratoria

• Evitar fumar y la exposición al humo de tabaco.
• Realizar actividad física de forma regular para mejorar la capacidad pulmonar.
• Vacunarse contra la gripe y la neumonía cuando esté indicado, y tratar oportunamente las infecciones respiratorias.
• Minimizar la exposición a contaminantes y alérgenos (polvo, humo, productos químicos).
• Practicar ejercicios de respiración y técnicas de relajación si hay hiperventilación por ansiedad.

Si tienes dudas sobre tu respiración o notas signos de alarma, consulta con un profesional de la salud para una evaluación y tratamiento adecuados.

Cómo controla el cerebro la respiración

Una parte del tronco encefálico llamada médula oblonga controla la respiración. Los grupos de neuronas de la médula indican a los músculos respiratorios cuándo deben inspirar, cuándo deben respirar más rápido y cuándo deben respirar más despacio.

El tronco encefálico mide la cantidad de dióxido de carbono que hay en la sangre de una persona. Si hay demasiado dióxido de carbono, la médula le dice al cuerpo que respire más rápido. Esto ayuda a la persona a exhalar el dióxido de carbono sobrante. Una vez que la cantidad de dióxido de carbono en la sangre vuelve a ser normal, la médula le dice al cuerpo que vuelva a respirar más despacio.

El cuerpo también mide la cantidad de oxígeno en la sangre. Si no hay suficiente oxígeno en la sangre, la médula le dirá al cuerpo que respire más rápido, para tomar más oxígeno. Cuando haya suficiente oxígeno en la sangre, la médula le dirá al cuerpo que vuelva a respirar más despacio.

La médula oblonga (en rojo)

Músculos de la respiración

Para que una persona respire, ciertos músculos tienen que contraerse (tensarse) y relajarse en los momentos adecuados. Los grupos especiales de neuronas de la médula indican a estos músculos respiratorios cuándo deben contraerse (lo que hace que una persona inspire) y cuándo deben relajarse (lo que hace que una persona espire). Hay unos cuantos grupos principales de músculos que controlan la respiración.

El diafragma

El diafragma es el principal músculo que controla la respiración. Es una lámina de músculo que recorre la parte inferior de la caja torácica. Cuando el diafragma está relajado, tiene forma de cúpula (como un medio círculo). Cuando la médula le dice al diafragma que haga que el cuerpo inspire, el diafragma tira hacia abajo y se endereza. Esto crea más espacio dentro del pecho, y más espacio para que los pulmones se llenen de aire. El aire entra en los pulmones (esto es la inhalación). Cuando llega el momento de espirar, el diafragma vuelve a relajarse y el aire sale de los pulmones.

Aproximadamente entre el 60% y el 70% de la capacidad respiratoria de una persona proviene del diafragma.

El diafragma está controlado por un conjunto especial de nervios llamados nervios frénicos. La médula indica al diafragma cuándo debe contraerse enviando mensajes a través de los nervios frénicos. Como el diafragma es tan importante para la respiración, los nervios frénicos están muy bien protegidos en el cuerpo. Se encuentran en la parte superior de la médula espinal, cerca del cuello.

Los intercostales (músculos de las costillas)

Los músculos intercostales se encuentran entre cada costilla. Cuando una persona necesita inspirar, estos músculos se contraen y tiran de las costillas hacia arriba. Esto crea más espacio dentro del pecho para que los pulmones se llenen.

Cuando una persona está en reposo, entre el 30% y el 40% de su capacidad respiratoria procede de los músculos intercostales.

Los músculos intercostales están controlados por los nervios intercostales. La médula indica a los intercostales cuándo deben contraerse enviando mensajes a través de estos nervios. Los nervios intercostales no están tan protegidos como los nervios frénicos. Los nervios intercostales corren a lo largo de la columna torácica (que está en la parte superior y media de la espalda) y se conectan con los músculos intercostales. Esto significa que si una persona se lesionara la columna torácica, no podría utilizar los músculos intercostales. Entonces perdería entre el 30% y el 40% de su capacidad para respirar. Sin embargo, como los nervios que controlan el diafragma están mucho más arriba en la columna vertebral y están mejor protegidos, la persona seguiría siendo capaz de utilizar su diafragma para respirar. Seguiría teniendo entre el 60% y el 70% de su capacidad para respirar.

Músculos accesorios

Los músculos accesorios son músculos que una persona utiliza sólo cuando necesita ayuda extra para respirar. A veces esto es normal. Por ejemplo, si una persona acaba de hacer mucho ejercicio, puede necesitar más oxígeno. La médula le dirá a los músculos accesorios que se pongan en marcha para facilitar que la persona levante el pecho y cree más espacio para que los pulmones se llenen. Los músculos accesorios más importantes son los del pecho, el abdomen y el cuello.

Sin embargo, si una persona tiene que utilizar músculos accesorios para respirar mientras está en reposo, es una señal de que no está recibiendo el oxígeno que su cuerpo necesita. Es posible que necesite medicación, oxígeno adicional administrado a través de una mascarilla o incluso un tratamiento médico de urgencia para ayudarle a respirar con normalidad. Por ejemplo, las personas con asma o enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) suelen utilizar un inhalador cuando tienen problemas para respirar. El inhalador insufla un medicamento como el albuterol en la tráquea y en los pulmones. Esto hace que los conductos de aire sean más amplios y ayuda a la persona a respirar mejor que antes.

Animación del funcionamiento del diafragma (en verde)


Un inhalador

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es la respiración?

P: ¿Por qué es importante la respiración?

P: ¿Por qué todas las partes del cuerpo necesitan oxígeno?

P: ¿Qué ocurre cuando una persona inspira?

P: ¿Qué es el intercambio de gases?

P: ¿Con qué frecuencia respiran los adultos?

P: ¿Por qué los niños respiran aún más rápido?

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