A nivel celular, las células de nuestro organismo requieren oxígeno, que combinando con la glucosa produce moléculas de ATP cuya función es suministrar energía para mantener el metabolismo celular, en un proceso denominado respiración celular. Por lo que la función del sistema respiratorio es mantener la respiración celular supliendo oxígeno (O2) a las células corporales y eliminando el deshecho de dióxido de carbono (CO2) de las mismas. Para cumplir esta función, el aparato respiratorio necesitará:
Ventilación Pulmonar
El aire entra y sale de los pulmones de forma que los gases de los sacos aéreos (alvéolos) de los pulmones se renuevan constantemente. La razón por la que se produzca esta entrada y salida de aire es debido a la presencia de un gradiente de presión (diferencia de presión) hace que el fluido se movilice. Este desarrollo de ventilación pulmonar se denomina respiración y se compone de dos fases: inspiración y espiración.
Inspiración
Antes de la inspiración la presión del aire dentro de los pulmones es igual a la que hay en la atmósfera, que es de aproximadamente 760 mmHg. Para que pueda entrar el aire en los pulmones, la presión dentro de los alvéolos debe ser menor que la presión atmosférica. Esto se consigue gracias a la contracción de los músculos inspiratorios (diafragma e intercostales externos) consiguiendo el aumento del tamaño de la cavidad torácica. En consecuencia, a medida que aumenta el tamaño del tórax, disminuyen las presiones intrapleurales (intratorácica) y alveolar (ley de Boyle) y se produce la inspiración.
Espiración
En la espiración sucede justo lo contrario de la inspiración, en este caso se invierten los gradientes de presión que provocan la inspiración. Los músculos inspiratorios se relajan disminuyendo el tamaño del tórax y provocando la salida del aire debido a que la presión intrapulmonar es mayor a la que se encuentra en la atmosfera. Cuando la espiración es forzada, bien sea por el estrechamiento de las vías aéreas, obstrucciones por mocos, fluidos o ejercicio la espiración pasa a ser un proceso activo. Pese a que la presión intrapleural siempre es menor que la presión alveolar, puede superar un poco la presión atmosférica durante la espiración forzada, como ocurre durante la tos.
Intercambio de gases en los pulmones o respiración externa
El intercambio pulmonar de gases o también denominada respiración externa consiste en la difusión de oxígeno desde el aire presente en los alvéolos pulmonares a la sangre y la transmisión de dióxido de carbono en la dirección contraria. La respiración externa se produce en los pulmones convirtiendo la sangre desoxigenada (con bajo contenido en oxígeno) derivado del ventrículo derecho en sangre oxigenada (con alto contenido en oxígeno), que regresa a la aurícula izquierda. Conforme la sangre circula a través de los capilares pulmonares, capta 02 del aire alveolar y libera CO2 en este mismo medio.
Transporte de oxígeno
El oxígeno se transporta por todo el cuerpo gracias a la sangre, que sirve de vehículo. La mayor parte de oxígeno (el 98,5%) se une a moléculas de hemoglobina dentro de los glóbulos rojos para formar oxihemoglobina. La menor parte de oxígeno (el 1.5%) se transporta disuelto en el plasma.
Transporte de dióxido de carbono
Casi la totalidad del dióxido de carbono se transporta en plasma en forma de ión bicarbonato (HCO3 _), que ejerce un papel muy importante como sistema tampón sanguíneo. Es interesante señalar que el dióxido de carbono que viaja en el interior de los glóbulos rojos se fusiona a la hemoglobina en un lugar distinto al que lo hace el oxígeno, por tanto, no interfiere en modo alguno en el transporte de oxígeno.
Respiración interna
A diferencia de la respiración externa, que sólo tiene lugar en los pulmones, la respiración interna se produce en todos los tejidos del cuerpo. En este proceso, el oxígeno se libera y la sangre se llena de dióxido de carbono. Debido a este intercambio, la sangre venosa sistémica es mucho más pobre en oxígeno y rica en dióxido de carbono que la que sale de los pulmones.
Regulación de la respiración
Esta regulación se realiza mediante mecanismos de ajuste para mantener la homeostasis de los gases sanguíneos gracias a cambios en la ventilación como son: la velocidad y la profundidad de la respiración.
Los principales integradores que controlan los nervios que influyen en los músculos inspiratorios y espiratorios se encuentran dentro del tronco del encéfalo y se llaman simplemente centros respiratorios. Los centros neurales que controlan la frecuencia respiratoria y su profundidad se hallan esencialmente en el bulbo y la protuberancia. Otros factores que influyen en la respiración y no son neurales son: factores físicos (el habla, la tos y ejercicio), la voluntad al tener control sobre nuestro patrón respiratorio, factores emocionales como el miedo y factores químicos (los niveles de dióxido de carbono y oxígeno en sangre, así como los niveles de pH).
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