Pulmón
Definición
| Pulmón | |
|---|---|
 Diagrama de los pulmones humanos con el tracto respiratorio visible, y diferentes colores para cada lóbulo | |
 Los pulmones humanos flanquean el corazón y los grandes vasos en la cavidad torácica | |
| Detalles | |
| Sistema | Sistema respiratorio |
| Identificadores | |
| latín | pulmo |
| griego | πνεύμων (pneumon) |
| Malla | D008168 |
| ejército de reserva | A06.5.01.001 |
| FMA | 68877 |
| Terminología anatómica | |
Los humanos tienen dos pulmones, un pulmón derecho y un pulmón izquierdo. Están situados dentro de la cavidad torácica del cofre. El pulmón derecho es más grande que el izquierdo, que comparte espacio en el tórax con el corazón. Los pulmones juntos pesan aproximadamente 1.3 kilogramos (2.9 lb), y el derecho es más pesado. Los pulmones son parte del tracto respiratorio inferior que comienza en la tráquea y se ramifica en los bronquios y bronquiolos, y que recibe aire inhalado a través de la zona de conducción. La zona conductora termina en los bronquiolos terminales. Estos se dividen en los bronquiolos respiratorios de la zona respiratoria que se dividen en conductos alveolares que dan lugar a los alvéolos microscópicos, donde se produce el intercambio de gases. Juntos, los pulmones contienen aproximadamente 2.400 kilómetros (1.500 millas) de vías respiratorias y de 300 a 500 millones de alvéolos. Cada pulmón está encerrado dentro de un saco pleural que permite que las paredes internas y externas se deslicen una sobre la otra mientras se respira, sin mucha fricción. Este saco también divide cada pulmón en secciones llamadas lóbulos. El pulmón derecho tiene tres lóbulos y el izquierdo tiene dos. Los lóbulos se dividen en segmentos broncopulmonares y lóbulos. Los pulmones tienen un suministro de sangre único, reciben sangre desoxigenada del corazón en la circulación pulmonar con el objetivo de recibir oxígeno y liberar dióxido de carbono, y un suministro separado de sangre oxigenada al tejido de los pulmones, en la circulación bronquial. Los lóbulos se dividen en segmentos broncopulmonares y lóbulos. Los pulmones tienen un suministro de sangre único, reciben sangre desoxigenada del corazón en la circulación pulmonar con el objetivo de recibir oxígeno y liberar dióxido de carbono, y un suministro separado de sangre oxigenada al tejido de los pulmones, en la circulación bronquial. Los lóbulos se dividen en segmentos broncopulmonares y lóbulos. Los pulmones tienen un suministro de sangre único, reciben sangre desoxigenada del corazón en la circulación pulmonar con el objetivo de recibir oxígeno y liberar dióxido de carbono, y un suministro separado de sangre oxigenada al tejido de los pulmones, en la circulación bronquial.
El tejido de los pulmones puede verse afectado por una serie de enfermedades, incluida la neumonía y el cáncer de pulmón. La enfermedad pulmonar obstructiva crónica incluye bronquitis crónica y enfisema anteriormente denominado, que puede estar relacionada con el tabaquismo o la exposición a sustancias nocivas como el polvo de carbón, las fibras de asbesto y el polvo de sílice cristalina. Las enfermedades como la bronquitis también pueden afectar las vías respiratorias. Los términos médicos relacionados con el pulmón a menudo comienzan con pulmo- , del latín pulmonarius (de los pulmones) como en neumología, o con pneumo- (del griego πνεύμων "pulmón") como en la neumonía.
En el desarrollo embrionario, los pulmones comienzan a desarrollarse como una evacuación del intestino anterior, un tubo que va a formar la parte superior del sistema digestivo. Cuando se forman los pulmones, el feto se mantiene en el saco amniótico lleno de líquido y no funcionan para respirar. La sangre también se desvía de los pulmones a través del ductus arterioso. Sin embargo, en el momento del nacimiento, el aire comienza a pasar a través de los pulmones y el conducto de derivación se cierra para que los pulmones puedan comenzar a respirar. Los pulmones solo se desarrollan completamente en la primera infancia.
Estructura de los pulmones humanos
Anatomía
Los pulmones se encuentran en el cofre a cada lado del corazón en la caja torácica. Tienen forma cónica, con un vértice redondeado y angosto en la parte superior y una amplia base cóncava que descansa sobre la superficie convexa del diafragma. El vértice del pulmón se extiende hacia la raíz del cuello, alcanzando poco más arriba del nivel del extremo esternal de la primera costilla. Los pulmones se extienden desde cerca de la columna vertebral en la caja torácica hasta la parte frontal del tórax y hacia abajo desde la parte inferior de la tráquea hasta el diafragma. El pulmón izquierdo comparte espacio con el corazón y tiene una hendidura en su borde llamada muesca cardíaca del pulmón izquierdo para acomodar esto. Los lados frontal y externo de los pulmones se enfrentan a las costillas, que producen ligeras indentaciones en sus superficies. Las superficies mediales de los pulmones miran hacia el centro del tórax y se encuentran contra el corazón, los grandes vasos y la carina, donde la tráquea se divide en los dos bronquios principales. La impresión cardíaca es una indentación formada en la superficie de los pulmones donde descansan contra el corazón.
Ambos pulmones tienen una recesión central llamada hilio en la raíz del pulmón, donde los vasos sanguíneos y las vías respiratorias pasan a los pulmones. También hay ganglios linfáticos broncopulmonares en el hilio.
Los pulmones están rodeados por la pleura pulmonar. Las pleuras son dos membranas serosas; la pleura parietal externa recubre la pared interna de la caja torácica y la pleura visceral interna recubre directamente la superficie de los pulmones. Entre las pleuras hay un espacio potencial llamado cavidad pleural que contiene una capa delgada de líquido pleural lubricante. Cada pulmón se divide en lóbulos por los pliegues de la pleura como fisuras. Las fisuras son pliegues dobles de pleura que seccionan los pulmones y ayudan en su expansión.
| Pulmón derecho | Pulmon izquierdo |
|---|---|
Superior
| Superior
Inferior
Lingula
|
Pulmón derecho
El pulmón derecho tiene más lóbulos y segmentos que el izquierdo. Se divide en tres lóbulos, uno superior, medio y uno inferior, por dos fisuras, una oblicua y una horizontal. La fisura superior, horizontal, separa el lóbulo superior del lóbulo medio. Comienza en la fisura oblicua inferior cerca del borde posterior del pulmón y, corriendo horizontalmente hacia adelante, corta el borde anterior en un nivel con el extremo esternal del cuarto cartílago costal; en la superficie del mediastino se puede rastrear hacia atrás hasta el hilio.
La fisura oblicua inferior separa el lóbulo inferior del medio y el lóbulo superior, y está estrechamente alineada con la fisura oblicua en el pulmón izquierdo.
La superficie mediastinal del pulmón derecho está indentada por varias estructuras cercanas. El corazón se sienta en una impresión llamada impresión cardíaca. Sobre el hilio del pulmón hay un surco arqueado para la vena ácigos, y encima hay un surco ancho para la vena cava superior y la vena braquiocefálica derecha; detrás de esto, y cerca de la parte superior del pulmón hay un surco para la arteria braquiocefálica. Hay un surco para el esófago detrás del hilio y el ligamento pulmonar, y cerca de la parte inferior del surco esofágico hay un surco más profundo para la vena cava inferior antes de que entre al corazón.
Pulmon izquierdo
El pulmón izquierdo está dividido en dos lóbulos, uno superior y uno inferior, por la fisura oblicua, que se extiende desde la superficie costal hasta la mediastinal del pulmón, tanto arriba como debajo del hilio. El pulmón izquierdo, a diferencia del derecho, no tiene un lóbulo medio, aunque tiene una característica homóloga, una proyección del lóbulo superior denominada "lingula". Su nombre significa "pequeña lengua". La língula de la izquierda sirve como un paralelo anatómico del lóbulo medio derecho, con ambas áreas predispuestas a infecciones similares y complicaciones anatómicas. Hay dos segmentos broncopulmonares de la língula: superior e inferior.
La superficie mediastinal del pulmón izquierdo tiene una gran impresión cardíaca donde se sienta el corazón. Esto es más profundo y más grande que el del pulmón derecho, a qué nivel se proyecta el corazón hacia la izquierda.
En la misma superficie, inmediatamente arriba del hilio, hay un surco curvo bien marcado para el arco aórtico y un surco debajo para la aorta descendente. La arteria subclavia izquierda, una rama fuera del arco aórtico, se encuentra en un surco desde el arco hasta cerca del vértice del pulmón. Un surco menos profundo en frente de la arteria y cerca del borde del pulmón, alberga la vena braquiocefálica izquierda. El esófago puede sentarse en una impresión superficial más amplia en la base del pulmón.
Microanatomía
Los pulmones son parte del tracto respiratorio inferior y acomodan las vías respiratorias bronquiales cuando se ramifican desde la tráquea. Los pulmones incluyen las vías respiratorias bronquiales que terminan en los alvéolos, el tejido pulmonar entre las venas, las arterias, los nervios y los vasos linfáticos. La tráquea y los bronquios tienen plexos de capilares linfáticos en su mucosa y submucosa. Los bronquios más pequeños tienen una sola capa y están ausentes en los alvéolos.
Todas las vías respiratorias inferiores, incluidas la tráquea, los bronquios y los bronquiolos, están recubiertas de epitelio respiratorio. Este es un epitelio ciliado intercalado con células caliciformes que producen moco y células del club con acciones similares a los macrófagos. Anillos incompletos de cartílago en la tráquea y placas más pequeñas de cartílago en los bronquios, mantienen estas vías respiratorias abiertas. Los bronquiolos son demasiado angostos para soportar el cartílago y sus paredes son de músculo liso, y esto está ausente en los bronquiolos respiratorios más estrechos, que son principalmente solo de epitelio. El tracto respiratorio termina en lóbulos. Cada lóbulo consiste en un bronquiolo respiratorio, que se ramifica en conductos alveolares y sacos alveolares, que a su vez se dividen en alvéolos.
Las células epiteliales a lo largo de las vías respiratorias secretan el líquido de revestimiento epitelial (ELF), cuya composición está estrictamente regulada y determina qué tan bien funciona el aclaramiento mucociliar.
Los alvéolos consisten en dos tipos de células alveolares y un macrófago alveolar. Los dos tipos de células se conocen como células alveolares tipo I y tipo II (también conocidas como neumocitos). Los tipos I y II forman las paredes y septos alveolares. Las células de tipo I proporcionan el 95% del área de superficie de cada alvéolo y son planas ("escamosas"), y las células de tipo II generalmente se agrupan en las esquinas de los alvéolos y tienen forma cúbica. A pesar de esto, las celdas se producen en una proporción aproximadamente igual de 1: 1 o 6: 4.
Tipo I son células epiteliales escamosas que conforman la estructura de la pared alveolar. Tienen paredes extremadamente delgadas que permiten un intercambio de gases fácil. Estas células tipo I también forman los tabiques alveolares que separan cada alvéolo. Los tabiques consisten en un revestimiento epitelial y membranas basales asociadas. Las células tipo I no pueden dividirse y, en consecuencia, dependen de la diferenciación de las células tipo II.
Tipo II son más grandes y se alinean en los alvéolos y producen y secretan líquido de revestimiento epitelial y surfactante pulmonar. Las células tipo II son capaces de dividirse y diferenciarse a las células tipo 1.
Los macrófagos alveolares tienen un papel inmunológico importante. Quitan las sustancias que se depositan en los alvéolos, incluidos los glóbulos rojos sueltos que se han expulsado de los vasos sanguíneos.
El pulmón está rodeado por una membrana serosa de pleura visceral, que tiene una capa subyacente de tejido conectivo laxo unida a la sustancia del pulmón.
Tracto respiratorio
El tracto respiratorio inferior es parte del sistema respiratorio, y consiste en la tráquea y las estructuras debajo de esta incluyendo los pulmones. La tráquea recibe aire de la faringe y viaja hasta un lugar donde se divide (la carina) en un bronquio derecho e izquierdo. Estos suministran aire a los pulmones derecho e izquierdo, dividiéndose progresivamente en los bronquios secundarios y terciarios para los lóbulos de los pulmones, y en los bronquiolos cada vez más pequeños hasta que se convierten en los bronquiolos respiratorios. Estos a su vez suministran aire a través de los conductos alveolares hacia los alvéolos, donde se produce el intercambio de gases. Se respira oxígeno, se difunde a través de las paredes de los alvéolos hacia los capilares envolventes y hacia la circulación, y el dióxido de carbono se difunde desde la sangre hacia los pulmones para ser exhalado.
Las estimaciones de la superficie total de los pulmones varían de 50 a 75 metros cuadrados (540 a 810 pies cuadrados); aproximadamente la misma área que un lado de una cancha de tenis.
Los bronquios en la zona de conducción están reforzados con cartílago hialino para mantener abiertas las vías respiratorias. Los bronquiolos no tienen cartílago y están rodeados por músculo liso. El aire se calienta a 37 ° C (99 ° F), humidificado y limpiado por la zona conductora; partículas del aire que se eliminan por los cilios en el epitelio respiratorio que recubre los conductos.
Los receptores de estiramiento pulmonar en el músculo liso de las vías respiratorias inician un reflejo conocido como reflejo de Hering-Breuer que previene la sobreinflación de los pulmones durante la inspiración enérgica.
Suministro de sangre
Los pulmones tienen un doble suministro de sangre proporcionado por una circulación bronquial y pulmonar. La circulación bronquial suministra sangre oxigenada a las vías respiratorias de los pulmones, a través de las arterias bronquiales que salen de la aorta. Generalmente hay tres arterias, dos en el pulmón izquierdo y una en la derecha, y se ramifican a lo largo de los bronquios y bronquiolos. La circulación pulmonar transporta la sangre desoxigenada del corazón a los pulmones y devuelve la sangre oxigenada al corazón para abastecer al resto del cuerpo.
El volumen de sangre de los pulmones es de aproximadamente 450 mililitros en promedio, alrededor del 9 por ciento del volumen total de sangre de todo el sistema circulatorio. Esta cantidad puede fluctuar fácilmente entre la mitad y el doble del volumen normal.
Inervación
Los pulmones son suministrados por los nervios del sistema nervioso autónomo. La entrada del sistema nervioso parasimpático se produce a través del nervio vago. Cuando es estimulado por la acetilcolina, esto causa la constricción del músculo liso que recubre los bronquios y bronquios, y aumenta las secreciones de las glándulas. Los pulmones también tienen un tono simpático de la norepinefrina que actúa sobre los receptores beta 2 en el tracto respiratorio, lo que causa broncodilatación.
La acción de la respiración tiene lugar debido a las señales nerviosas enviadas por los centros respiratorios en el tallo cerebral, a lo largo del nervio frénico hacia el diafragma.
Desarrollo
El desarrollo de los pulmones humanos surge del surco laringotraqueal y se desarrolla hasta la madurez durante varias semanas en el feto y durante varios años después del nacimiento.
La laringe, la tráquea, los bronquios y los pulmones que forman el tracto respiratorio, comienzan a formarse durante la cuarta semana de la embriogénesis del brote del pulmón, que aparece ventralmente a la porción caudal del intestino anterior.
El tracto respiratorio tiene una estructura de ramificación como la de un árbol. En el embrión, esta estructura se desarrolla en el proceso de ramificación de la morfogénesis, y se genera por la división repetida de la punta de la rama. En el desarrollo de los pulmones (como en algunos otros órganos), el epitelio forma tubos ramificados. El pulmón tiene una simetría izquierda-derecha y cada brote, conocido como brote bronquial, crece como un epitelio tubular que se convierte en un bronquio. Cada bronquio se ramifica en bronquiolos. La ramificación es el resultado de la bifurcación de cada tubo. El proceso de ramificación forma los bronquios, los bronquiolos y finalmente los alvéolos. Los cuatro genes asociados principalmente con la morfogénesis de ramificación en el pulmón son la proteína de señalización intercelular: hechizo sónico (SHH), factores de crecimiento de fibroblastos FGF10 y FGFR2b, y proteína morfogenética ósea BMP4. Se considera que FGF10 tiene el papel más destacado. FGF10 es una molécula de señalización paracrina necesaria para la ramificación epitelial, y SHH inhibe FGF10. El desarrollo de los alvéolos está influenciado por un mecanismo diferente mediante el cual se detiene la bifurcación continua y las puntas distales se dilatan para formar los alvéolos.
Al final de la cuarta semana, el brote pulmonar se divide en dos, los brotes bronquiales primarios derecho e izquierdo a cada lado de la tráquea. Durante la quinta semana, el brote derecho se ramifica en tres brotes bronquiales secundarios y las ramas izquierdas en dos brotes bronquiales secundarios. Estos dan lugar a los lóbulos de los pulmones, tres a la derecha y dos a la izquierda. Durante la semana siguiente, los brotes secundarios se ramifican en brotes terciarios, alrededor de diez en cada lado. Desde la sexta semana hasta la decimosexta semana, aparecen los elementos principales de los pulmones, excepto los alvéolos. Desde la semana 16 hasta la semana 26, los bronquios se agrandan y el tejido pulmonar se vasculariza mucho. También se desarrollan bronquiolos y conductos alveolares. En la semana 26, los bronquiolos terminales formaron una rama en dos bronquiolos respiratorios. Durante el período que abarca la semana 26 hasta el nacimiento, se establece la importante barrera sangre-aire. Se observan células alveolares tipo I especializadas en las que se producirá el intercambio gaseoso, junto con las células alveolares tipo II que secretan surfactante pulmonar. El tensioactivo reduce la tensión superficial en la superficie aire-alveolar, lo que permite la expansión de los alvéolos. Los sacos alveolares contienen los alvéolos primitivos que se forman al final de los conductos alveolares, y su aparición alrededor del séptimo mes marca el punto en el cual la respiración limitada sería posible y el bebé prematuro podría sobrevivir. El tensioactivo reduce la tensión superficial en la superficie aire-alveolar, lo que permite la expansión de los alvéolos. Los sacos alveolares contienen los alvéolos primitivos que se forman al final de los conductos alveolares, y su aparición alrededor del séptimo mes marca el punto en el cual la respiración limitada sería posible y el bebé prematuro podría sobrevivir. El tensioactivo reduce la tensión superficial en la superficie aire-alveolar, lo que permite la expansión de los alvéolos. Los sacos alveolares contienen los alvéolos primitivos que se forman al final de los conductos alveolares, y su aparición alrededor del séptimo mes marca el punto en el cual la respiración limitada sería posible y el bebé prematuro podría sobrevivir.
Después del nacimiento
Al nacer, los pulmones del bebé se llenan de líquido secretado por los pulmones y no se inflan. Después del nacimiento, el sistema nervioso central del bebé reacciona al cambio repentino de temperatura y ambiente. Esto desencadena la primera respiración, dentro de aproximadamente 10 segundos después del parto. Antes del nacimiento, los pulmones se llenan con líquido pulmonar fetal. Después de la primera respiración, el líquido se absorbe rápidamente en el cuerpo o se exhala. La resistencia en los vasos sanguíneos del pulmón disminuye dando un área de superficie aumentada para el intercambio de gases, y los pulmones comienzan a respirar espontáneamente. Esto acompaña a otros cambios que resultan en una mayor cantidad de sangre que ingresa a los tejidos del pulmón.
Al nacer, los pulmones están muy poco desarrollados, con solo alrededor de un sexto de los alvéolos del pulmón adulto presente. Los alvéolos continúan formándose en la adultez temprana, y su capacidad para formarse cuando es necesario se ve en la regeneración del pulmón. Los septos alveolares tienen una doble red capilar en lugar de la red única del pulmón desarrollado. Solo después de la maduración de la red capilar, el pulmón puede entrar en una fase normal de crecimiento. Después del crecimiento temprano en el número de alvéolos hay otra etapa de alvéolos que se agranda.
Función
El intercambio de gases
La función principal de los pulmones es el intercambio de gases entre los pulmones y la sangre. Los gases capilares alveolares y pulmonares se equilibran a través de la delgada barrera sangre-aire. Esta membrana delgada (de alrededor de 0,5-2 μm de grosor) se pliega en unos 300 millones de alvéolos, proporcionando un área superficial extremadamente grande (estimaciones que varían entre 70 y 145 m) para que se produzca el intercambio de gases.
Los pulmones no son capaces de expandirse para respirar por sí solos, y solo lo harán cuando hay un aumento en el volumen de la cavidad torácica. Esto se logra mediante los músculos de la respiración, a través de la contracción del diafragma y el intercostal. músculos que tiran de la caja torácica hacia arriba como se muestra en el diagrama. Durante la exhalación, los músculos se relajan y devuelven los pulmones a su posición de descanso. En este punto, los pulmones contienen la capacidad residual funcional (FRC) del aire, que, en el ser humano adulto, tiene un volumen de aproximadamente 2.5-3.0 litros.
Durante la respiración pesada como en el ejercicio, se reclutan una gran cantidad de músculos accesorios en el cuello y el abdomen, que durante la exhalación tiran de la caja torácica hacia abajo, disminuyendo el volumen de la cavidad torácica. El FRC ahora está disminuido, pero como los pulmones no se pueden vaciar por completo, todavía queda un litro de aire residual. La prueba de función pulmonar se lleva a cabo para evaluar volúmenes y capacidades pulmonares.
Proteccion
Los pulmones poseen varias características que protegen contra la infección. El tracto respiratorio está cubierto por epitelios con proyecciones similares a pelos llamadas ciliadas que baten rítmicamente y transportan moco. Este aclaramiento mucociliar es un importante sistema de defensa contra la infección transmitida por el aire. Las partículas de polvo y las bacterias en el aire inhalado quedan atrapadas en la superficie de la mucosa de las vías respiratorias y se desplazan hacia la faringe por la acción rítmica hacia arriba de los cilios. El revestimiento del pulmón también secreta inmunoglobulina A que protege contra infecciones respiratorias; las células caliciformes secretan moco que también contiene varios compuestos antimicrobianos como defensinas, antiproteasas y antioxidantes. Además, el revestimiento del pulmón también contiene macrófagos, células inmunitarias que engullen y destruyen los desechos y microbios que ingresan al pulmón en un proceso conocido como fagocitosis; y células dendríticas que presentan antígenos para activar componentes del sistema inmune adaptativo tales como células T y células B.
El tamaño del tracto respiratorio y el flujo de aire también protegen los pulmones de partículas más grandes. Las partículas más pequeñas se depositan en la boca y detrás de la boca en la orofaringe, y las partículas más grandes quedan atrapadas en el pelo nasal después de la inhalación.
Otro
Además de su función en la respiración, los pulmones tienen otras funciones. Están involucrados en el mantenimiento de la homeostasis, ayudando en la regulación de la presión arterial como parte del sistema renina-angiotensina. El revestimiento interno de los vasos sanguíneos secreta la enzima convertidora de angiotensina (ECA), una enzima que cataliza la conversión de angiotensina I a angiotensina II. Los pulmones están involucrados en la homeostasis ácido-base de la sangre al expulsar dióxido de carbono al respirar.
Los pulmones también cumplen una función protectora. Varias sustancias transmitidas por la sangre, como algunos tipos de prostaglandinas, leucotrienos, serotonina y bradiquinina, se excretan a través de los pulmones. Las drogas y otras sustancias pueden ser absorbidas, modificadas o excretadas en los pulmones. Los pulmones filtran pequeños coágulos de sangre de las venas y evitan que entren en las arterias y causen accidentes cerebrovasculares.
Los pulmones también desempeñan un papel fundamental en el habla proporcionando flujo de aire y aire para la creación de sonidos vocales y otras comunicaciones de paralenguaje, como suspiros y jadeos.
Una nueva investigación sugiere un papel de los pulmones en la producción de plaquetas sanguíneas.
Expresión de genes y proteínas
Aproximadamente 20,000 genes que codifican proteínas se expresan en células humanas y casi el 75% de estos genes se expresan en el pulmón normal. Un poco menos de 200 de estos genes se expresan más específicamente en el pulmón, con menos de 20 genes altamente específicos para el pulmón. Las proteínas específicas correspondientes se expresan en diferentes compartimentos celulares, tales como neumocitos en alvéolos, y células caliciformes secretoras de mucosidad y moco en la mucosa respiratoria. La expresión más alta de proteínas específicas de pulmón son proteínas surfactantes diferentes, tales como SFTPA1, SFTPB y SFTPC, y napsina, expresadas en neumocitos tipo II. Otras proteínas con expresión elevada en el pulmón son la proteína dynein DNAH5 en células ciliadas, y la proteína secretada SCGB1A1 en las células caliciformes secretoras de moco de la mucosa de las vías respiratorias.
Significación clínica
Los pulmones pueden verse afectados por una variedad de enfermedades. La neumología es la especialidad médica que se ocupa de las enfermedades que afectan las vías respiratorias, y la cirugía cardiotorácica es el campo quirúrgico que se ocupa de la cirugía de los pulmones.
Las condiciones inflamatorias del tejido pulmonar son neumonía, del tracto respiratorio son bronquitis y bronquiolitis, y de las pleuras que rodean a los pulmones pleuresía. La inflamación generalmente es causada por infecciones causadas por bacterias o virus. Cuando el tejido pulmonar se inflama debido a otras causas, se denomina neumonitis. Una causa importante de la neumonía bacteriana es la tuberculosis. Las infecciones crónicas a menudo se producen en personas con inmunodeficiencia y pueden incluir una infección por hongos por Aspergillus fumigatus que puede provocar la formación de un aspergiloma en el pulmón.
Una embolia pulmonar es un coágulo de sangre que se aloja en las arterias pulmonares. La mayoría de los émbolos surgen debido a la trombosis venosa profunda en las piernas. La embolia pulmonar se puede investigar utilizando una exploración de ventilación / perfusión, una tomografía computarizada de las arterias del pulmón o análisis de sangre, como el dímero-D. La hipertensión pulmonar describe un aumento de la presión al comienzo de la arteria pulmonar que tiene un gran número de causas diferentes. Otras afecciones más raras también pueden afectar el suministro de sangre del pulmón, como la granulomatosis con poliangitis, que causa la inflamación de los vasos sanguíneos pequeños de los pulmones y los riñones.
Una contusión pulmonar es un hematoma causado por un trauma en el pecho. Produce una hemorragia de los alveolos que causa una acumulación de líquido que puede afectar la respiración, y esto puede ser leve o grave. La función de los pulmones también puede verse afectada por la compresión del líquido en el derrame pleural de la cavidad pleural u otras sustancias como el aire (neumotórax), sangre (hemotórax) o causas más raras. Estos pueden ser investigados usando una radiografía de tórax o una tomografía computarizada, y pueden requerir la inserción de un drenaje quirúrgico hasta que se identifique y trate la causa subyacente.
El asma, la bronquitis crónica, la bronquiectasia y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) son todas enfermedades pulmonares obstructivas caracterizadas por la obstrucción de las vías respiratorias. Esto limita la cantidad de aire que puede entrar en los alvéolos debido a la constricción del árbol bronquial debido a la inflamación. Las enfermedades obstructivas del pulmón a menudo se identifican a causa de los síntomas y se diagnostican con pruebas de función pulmonar como la espirometría. Muchas enfermedades pulmonares obstructivas se controlan al evitar desencadenantes (como los ácaros del polvo o el tabaquismo), con el control de los síntomas como los broncodilatadores y con la supresión de la inflamación (como a través de los corticosteroides) en los casos graves. Una causa común de EPOC y enfisema es el tabaquismo, y las causas comunes de bronquiectasia incluyen infecciones graves y fibrosis quística. La causa definitiva del asma aún no se conoce.
Algunos tipos de enfermedades pulmonares crónicas se clasifican como enfermedad pulmonar restrictiva, debido a una restricción en la cantidad de tejido pulmonar involucrado en la respiración. Estos incluyen fibrosis pulmonar que puede ocurrir cuando el pulmón se inflama durante un largo período de tiempo. La fibrosis en el pulmón reemplaza el tejido pulmonar funcional con tejido conectivo fibroso. Esto puede deberse a una gran variedad de enfermedades ocupacionales, como la neumoconiosis del trabajador del carbón, enfermedades autoinmunes o, más raramente, a una reacción a la medicación.
El cáncer de pulmón puede surgir directamente del tejido pulmonar o como resultado de metástasis de otra parte del cuerpo. Hay dos tipos principales de tumor primario descritos como carcinomas de pulmón de células pequeñas o no pequeñas. El principal factor de riesgo para el cáncer es fumar. Una vez que se identifica un cáncer, se realiza mediante escaneos como una tomografía computarizada y se toma una muestra de tejido (una biopsia). Los cánceres se pueden tratar mediante la extirpación quirúrgica del tumor, la radioterapia, la quimioterapia o una combinación de los mismos, o con el objetivo de controlar los síntomas. Se recomienda la detección del cáncer de pulmón en los Estados Unidos para poblaciones de alto riesgo.
Los trastornos congénitos incluyen fibrosis quística, hipoplasia pulmonar (un desarrollo incompleto de los pulmones), hernia diafragmática congénita y síndrome de dificultad respiratoria infantil debido a una deficiencia en el surfactante pulmonar. Un lóbulo de azygos es una variación anatómica congénita que, aunque generalmente no tiene efecto, puede causar problemas en los procedimientos toracoscópicos.
Un neumotórax (pulmón colapsado) es una acumulación anormal de aire en el espacio pleural que causa un desacoplamiento del pulmón de la pared del tórax. El pulmón no puede expandirse contra la presión del aire dentro del espacio pleural. Un ejemplo fácil de entender es un neumotórax traumático, donde el aire ingresa al espacio pleural desde el exterior del cuerpo, como ocurre con la punción en la pared del tórax. De manera similar, un buzo que asciende mientras mantiene la respiración con los pulmones completamente inflados puede hacer que estallen los alvéolos y derrame aire a alta presión en el espacio pleural.
Prueba de función pulmonar
La prueba de función pulmonar se lleva a cabo mediante la evaluación de la capacidad de una persona para inhalar y exhalar en diferentes circunstancias. El volumen de aire inhalado y exhalado por una persona en reposo es el volumen tidal (normalmente 500-750 ml); el volumen de reserva inspiratoria y el volumen de reserva espiratoria son las cantidades adicionales que una persona puede inhalar y exhalar por la fuerza, respectivamente. El total sumado de inspiración forzada y expiración es la capacidad vital de una persona. No todo el aire es expulsado de los pulmones, incluso después de una exhalación forzada; el resto del aire se llama volumen residual. En conjunto, estos términos se conocen como volúmenes pulmonares.
Los pletismógrafos pulmonares se utilizan para medir la capacidad residual funcional. La capacidad residual funcional no puede medirse mediante pruebas que dependen de la exhalación, ya que una persona solo puede respirar un máximo del 80% de su capacidad funcional total. La capacidad pulmonar total depende de la edad, altura, peso y sexo de la persona, y normalmente oscila entre 4 y 6 litros. Las mujeres tienden a tener una capacidad de 20-25% menor que los hombres. Las personas altas tienden a tener una capacidad pulmonar total más grande que las personas más bajas. Los fumadores tienen una capacidad menor que los no fumadores. Las personas más delgadas tienden a tener una mayor capacidad. La capacidad pulmonar puede aumentarse con el entrenamiento físico hasta en un 40%, pero el efecto puede verse modificado por la exposición a la contaminación del aire.
Otras pruebas de función pulmonar incluyen espirometría, que mide la cantidad (volumen) y el flujo de aire que se puede inhalar y exhalar. El volumen máximo de aliento que se puede exhalar se llama capacidad vital. En particular, cuánto puede exhalar una persona en un segundo (llamado volumen espiratorio forzado (FEV1)) como una proporción de cuánto puede exhalar en total (FEV). Esta relación, la relación FEV1 / FEV, es importante para distinguir si una enfermedad pulmonar es restrictiva u obstructiva. Otra prueba es la capacidad de difusión del pulmón: esta es una medida de la transferencia de gas del aire a la sangre en los capilares pulmonares.
Otros animales
Aves
Los pulmones de los pájaros son relativamente pequeños, pero están conectados a 8 o 9 sacos de aire que se extienden a través de gran parte del cuerpo, y a su vez están conectados a espacios de aire dentro de los huesos. Al inhalar, el aire viaja a través de la tráquea de un pájaro hacia los alvéolos. El aire luego viaja continuamente desde los alvéolos de la parte posterior, a través de los pulmones, que están relativamente fijos en tamaño, a los sacos de aire en la parte delantera. Desde aquí, el aire se exhala. Estos pulmones de tamaño fijo se denominan "pulmones circulatorios", a diferencia de los "pulmones de tipo fuelle" que se encuentran en la mayoría de los otros animales.
Los pulmones de las aves contienen millones de pequeños pasajes paralelos llamados parabronchi. Pequeños sacos llamados aurículas irradian desde las paredes de los pequeños pasajes; estos, como los alvéolos en otros pulmones, son el sitio del intercambio de gases por difusión simple. El flujo de sangre alrededor del parabronchi y sus aurículas forma un proceso de intercambio de gases a través de la corriente (ver el diagrama a la derecha).
Los sacos de aire, que retienen aire, no contribuyen mucho al intercambio de gases, a pesar de ser de paredes delgadas, ya que están mal vascularizados. Los sacos de aire se expanden y contraen debido a cambios en el volumen en el tórax y el abdomen. Este cambio de volumen es causado por el movimiento del esternón y las costillas y este movimiento a menudo se sincroniza con el movimiento de los músculos del vuelo.
Parabronchi en el cual el flujo de aire es unidireccional se llama parabronchi paleopulmónico y se encuentra en todas las aves. Algunas aves, sin embargo, tienen, además, una estructura pulmonar donde el flujo de aire en el parabronchi es bidireccional. Estos se denominan parabronquios neopulmonares .
Reptiles
Los pulmones de la mayoría de los reptiles tienen un solo bronquio que corre por el centro, desde el cual numerosas ramas se extienden hacia bolsillos individuales a lo largo de los pulmones. Estos bolsillos son similares a los alvéolos en los mamíferos, pero son mucho más grandes y menos numerosos. Estos le dan al pulmón una textura similar a una esponja. En tuataras, serpientes y algunas lagartijas, los pulmones tienen una estructura más simple, similar a la de los anfibios típicos.
Las serpientes y las lagartijas sin miembros generalmente poseen solo el pulmón derecho como un órgano respiratorio importante; el pulmón izquierdo está muy reducido, o incluso ausente. Amphisbaenians, sin embargo, tienen la disposición opuesta, con un pulmón izquierdo importante, y un pulmón derecho reducido o ausente.
Tanto los cocodrilos como los lagartos monitores han desarrollado pulmones similares a los de las aves, proporcionando un flujo de aire unidireccional e incluso con bolsas de aire. Los pterosaurios ahora extintos aparentemente han refinado aún más este tipo de pulmón, extendiendo los sacos aéreos a las membranas del ala y, en el caso de los loncodectidos, tupuxuara y azhdarcoides, las extremidades posteriores.
Los pulmones de Reptilian reciben típicamente aire vía la extensión y la contracción de las costillas conducidas por los músculos axiales y el bombeo bucal. Los cocodrílidos también dependen del método del pistón hepático, en el cual el hígado se retrae por un músculo anclado al hueso púbico (parte de la pelvis) llamado diafragmático, que a su vez crea presión negativa en la cavidad torácica del cocodrilo, lo que permite que el aire movido a los pulmones por la ley de Boyle. Las tortugas, que no pueden mover sus costillas, usan sus extremidades anteriores y la cintura pectoral para forzar la entrada y salida de aire de los pulmones.
Anfibios
Los pulmones de la mayoría de las ranas y otros anfibios son simples y tienen forma de globo, con intercambio de gases limitado a la superficie externa del pulmón. Esto no es muy eficiente, pero los anfibios tienen bajas demandas metabólicas y también pueden eliminar rápidamente el dióxido de carbono por difusión a través de la piel en el agua, y complementar su suministro de oxígeno por el mismo método. Los anfibios emplean un sistema de presión positiva para llevar el aire a sus pulmones, lo que obliga al aire a descender a los pulmones mediante el bombeo bucal. Esto es distinto de la mayoría de los vertebrados superiores, que usan un sistema de respiración impulsado por presión negativa donde los pulmones se inflan expandiendo la caja torácica. En el bombeo bucal, el piso de la boca se baja, llenando la cavidad bucal con aire. Los músculos de la garganta presionan la garganta contra la parte inferior del cráneo, lo que obliga al aire a entrar en los pulmones.
Debido a la posibilidad de respiración a través de la piel combinada con un tamaño pequeño, todos los tetrápodos sin pulmón conocidos son anfibios. La mayoría de las especies de salamandras son salamandras sin pulmón, que respiran a través de su piel y tejidos que recubren su boca. Esto necesariamente restringe su tamaño: todos son pequeños y bastante parecidos a hilos, maximizando la superficie de la piel en relación con el volumen corporal. Otros tetrápodos sin pulmón conocidos son la rana de cabeza plana de Borneo y Atretochoana eiselti , una cecilia.
Los pulmones de los anfibios suelen tener unas pocas paredes internas (tabiques) de tejido blando alrededor de las paredes externas, lo que aumenta el área de la superficie respiratoria y le da al pulmón una apariencia de panal de miel. En algunas salamandras, incluso estas carecen, y el pulmón tiene una pared lisa. En las cecilias, como en las serpientes, solo el pulmón derecho alcanza cualquier tamaño o desarrollo.
Peces pulmonados
Los pulmones de los peces pulmonados son similares a los de los anfibios, con pocos tabiques internos, si es que los tiene. En el pez pulmonado australiano, solo hay un solo pulmón, aunque dividido en dos lóbulos. Sin embargo, otros peces pulmonados y Polypterus tienen dos pulmones, que se encuentran en la parte superior del cuerpo, con el conducto de conexión curvado alrededor y arriba del esófago. El suministro de sangre también se retuerce alrededor del esófago, lo que sugiere que los pulmones originalmente evolucionaron en la parte ventral del cuerpo, como en otros vertebrados.
Invertebrados
Algunos invertebrados tienen estructuras parecidas a los pulmones que tienen un propósito respiratorio similar al de los pulmones de los vertebrados, pero no se relacionan evolutivamente con ellos. Algunos arácnidos, como las arañas y los escorpiones, tienen estructuras llamadas pulmones de libros utilizados para el intercambio de gases en la atmósfera. Algunas especies de arañas tienen cuatro pares de pulmones de libros, pero la mayoría tienen dos pares. Los escorpiones tienen espiráculos en su cuerpo para la entrada de aire a los pulmones del libro.
El cangrejo de coco es terrestre y usa estructuras llamadas pulmones branquiales para respirar aire. No pueden nadar y se ahogarían en el agua, pero poseen un conjunto rudimentario de agallas. Pueden respirar en tierra y aguantar la respiración bajo el agua. Los pulmones branquiostáticos se consideran una etapa adaptativa del desarrollo de la vida acuática para permitir la vida terrestre o de los peces a los anfibios.
Los pulmonates son principalmente caracoles terrestres y babosas que han desarrollado un pulmón simple desde la cavidad del manto. Una abertura externa llamada pneumostome permite que el aire ingrese al pulmón de la cavidad del manto.
Orígenes evolutivos
Se cree que los pulmones de los vertebrados terrestres de hoy en día y las vejigas de gas de los peces actuales evolucionaron a partir de sacos simples, como focos del esófago, que permitieron que los primeros peces traguen aire en condiciones de escasez de oxígeno. Estos outpocketings primero surgieron en el pez huesudo. En la mayoría de los peces con aletas radiadas, los sacos se convirtieron en vejigas de gas cerradas, mientras que varias carpas, truchas, arenques, bagres y anguilas han conservado la condición de fisostoma con el saco abierto al esófago. En más peces óseos basales, como gar, bichir, bowfin y peces con aletas lobulares, las vejigas han evolucionado para funcionar principalmente como pulmones. El pez lobulado dio origen a los tetrápodos terrestres. Por lo tanto, los pulmones de los vertebrados son homólogos a las vejigas de gas de los peces (pero no a sus agallas).