En el punto más distal del árbol bronquial se encuentran unas pequeñas estructuras agrupadas en forma de racimo de uvas que son cruciales para nuestra vida: los alvéolos pulmonares.
En ellos se produce el intercambio de gases de la respiración, permitiendo la entrada de oxígeno en nuestro organismo y la expulsión del tóxico dióxido de carbono, además de cumplir con otras funciones.
A continuación vamos a ver en profundidad qué son los alvéolos pulmonares, cómo es su anatomía, qué células los constituyen y cómo llevan a cabo el intercambio gaseoso.
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¿Qué son los alvéolos pulmonares?
Los alvéolos pulmonares son estructuras microscópicas en forma de bolsas de aire que se encuentran en nuestros pulmones, en los extremos de otras estructuras, los bronquiolos. A menudo son descritos con forma de frambuesa o un racimo de uvas. Cada alvéolo mide aproximadamente 0,2 a 0,5 mm de diámetro y está delimitado por una pared formada por células muy delgadas llamadas neumocitos. De media, una persona adulta cuenta con más de 500 millones de alvéolos que, si se estiraran, ocuparían una superficie de 80 metros cuadrados, el equivalente a una cancha de tenis.
El sistema respiratorio humano está conformado por varias estructuras, cada cual con funciones específicas. Por ejemplo, el sistema de conducción es el que permite el paso del aire de afuera hacia dentro del cuerpo y viceversa, estando formado por la la cavidad y fosas nasales, los senos paranasales, la faringe, la laringe, la tráquea, los bronquios y los bronquiolos. Los alvéolos se encuentran justo en el extremo más distal del sistema de conducción, en concreto al final de los bronquiolos respiratorios, agrupados en sacos alveolares o acinos.
Las funciones respiratorias de los pulmones están muy determinadas por los alvéolos, microestructuras que representan más del 90% de su volumen total y que constituyen el parénquima pulmonar. A través de la pared de los alvéolos tiene lugar el intercambio gaseoso entre el aire inspirado y la sangre que circula por los capilares sanguíneos que se encuentran en las delgadas paredes que dan forma a los bronquiolos.
Algunas enfermedades respiratorias hacen que los alvéolos se vean gravemente afectados, como es el caso del asma o la tuberculosis, condiciones que dificultan mucho la calidad de vida del afectado de no recibir un adecuado tratamiento.
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Anatomía de los alvéolos
Los alvéolos pulmonares se encuentran en acinos o sacos alveolares, agrupaciones o cúmulos con forma similar a una frambuesa, un racimo de uvas o un panal de abejas. Se definen como las unidades de extremos ciegos localizadas después de un bronquíolo transicional, es decir, donde termina un bronquíolo terminal y comienza uno respiratorio. Dentro de cada acino, todas las vías o canales de conducción de aire poseen alvéolos unidos a sus paredes, participando tanto en la conducción como en el intercambio gaseoso. Aproximadamente, un pulmón humano adulto cuenta con 30.000 acinos.
Podemos describir a los alvéolos como sacos de estructura poliédricas que, como se ha mencionado, tienen entre 0,2 a 0,5 mm de diámetro. Los alvéolos se encuentran separados los unos de los otros por medio de un septo. El aire que se introduce al alvéolo de un acino puede ser transferido a los demás alvéolos del mismo saco a través de pequeños poros, puesto que los alvéolos que conforman un saco alveolar están muy relacionados entre sí.
Por los septos transitan los conductos capilares pulmonares. Estos conductos son ramificaciones delgadas de las arterias pulmonares, por las que circula sangre rica en dióxido de carbono (CO2) y pobre en oxígeno (O2). El destino de esta sangre es el intercambio gaseoso. Estos septos o paredes alveolares son muy delgadas, de apenas 0,5 mm de grosor, constituidas por una fina capa de tejido conectivo que contiene componentes de matriz extracelular y diferentes tipos de células.
Las paredes alveolares, mejor llamadas membranas respiratorias, sirven como barrera de separación entre el aire en los alvéolos y la sangre. Está formada por células alveolares escamosas, células escamosas endoteliales de los capilares y una membrana basal.
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Tipos de células alveolares
Son tres los tipos de células que podemos destacar de los alvéolos pulmonares.
Neumocitos tipo I
Los neumocitos tipo I o células alveolares escamosas son las células más abundantes en la superficie de los alvéolos, cubriendo aproximadamente el 95% de su área. Son células finas y amplias, cuyas paredes finas permiten la rápida difusión entre el aire y la sangre, facilitando el intercambio de gases en los alvéolos.
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Neumocitos tipo II
Los neumocitos tipo II o neumocitos granulares son células cúbicas, con microvellosidades apicales y tienen abundante retículo endoplasmático rugoso y aparato de Golgi. Ocupan cerca del 5% de la superficie del alvéolo. No intervienen en el intercambio gaseoso en sí mismo, pero contribuyen a que la respiración sea posible facilitando la distensión y la recuperación del tamaño de los alvéolos.
Los neumocitos tipo II cumplen con dos funciones:
- Reparar el epitelio alveolar cuando las células escamosas se dañan.
- Secretar surfactante pulmonar.
El surfactante está compuesto por fosfolípidos y proteínas que “abrigan” tanto a los alvéolos como los pequeños bronquiolos a fin de prevenir la acumulación de presión y colapso alveolar al realizar la exhalación. De no ser por el surfactante, las paredes de los sacos alveolares desinflados podrían colapsar entre sí como si de hojas de papel mojado se trataran, dificultando mucho su llenado durante la siguiente inhalación.
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Macrófagos alveolares
Las células pulmonares más numerosas son los macrófagos alveolares, también conocidos como células del polvo. Estas células se deslizan entre la luz alveolar y el tejido conectivo, limpiando la superficie de todo agente extraño por medio de la fagocitosis. Su función es comerse partículas de polvo, polen u otros agentes extraños que hayan podido pasar por las porciones superiores del tracto respiratorio. Si los pulmones están infectados o padecen una hemorragia, los macrófagos se encargan de fagocitar bacterias y células sanguíneas.
Cada día, 100 millones de macrófagos alveolares mueren mientras suben por los conductos alveolares y a través de la escalera mucociliar, para ser deglutidas en el esófago y digeridos como parte del proceso de eliminación de suciedad de los pulmones.
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Sus principales funciones
Los alvéolos son las estructuras más distales del aparato respiratorio, lo cual hace que lleven a cabo unas funciones de vital importancia para la respiración externa. Entre ellas destacamos:
- Aumentan el área de superficie para el intercambio gaseoso.
- Facilitan el intercambio gaseoso entre aire y sangre.
- Se expanden durante la inhalación para llenarse de aire rico en O2.
- Se contraen durante la exhalación para vaciar el aire rico de CO2.
- Sus macrófogos nos protegen de sustancias, partículas y microorganismos dañinos.
A continuación vamos a profundizar en su principal función en el proceso de intercambio gaseoso.
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El intercambio gaseoso
La respiración es un proceso esencial para la mayoría de los seres vivos y las células que los conforman. Respirar no implica únicamente introducir suficiente oxígeno en nuestro organismo para mantenerlo vivo y permitir que se sigan llevando a cabo diversas funciones vitales, sino que también implica la eliminación de los productos de desecho producidos por el metabolismo. De no ser eliminados, se pueden acumular provocando severos daños en el organismo.
Lo que conocemos como respiración en realidad comprende tres procesos diferentes pero funcionalmente relacionados: ventilación, empleo del oxígeno a nivel celular e intercambio gaseoso.
La ventilación es el proceso mecánico que posibilita el movimiento del aire exterior, rico en oxígeno, hacia el interior de los pulmones; y el movimiento del aire interior, rico en dióxido de carbono, al exterior, expulsándolo de los pulmones.
Con el empleo del oxígeno nos referimos a todas las reacciones químicas, propias del metabolismo celular, que ocurren gracias a la presencia de este gas y por medio de las cuales se obtiene la energía necesaria para el mantenimiento de los procesos celulares y corporales.
Como hemos introducido en apartados anteriores, el intercambio gaseoso es el trueque de oxígeno y dióxido de carbono entre la sangre y el aire contenido en los pulmones y entre la sangre, órganos y tejidos.
En concreto, los alvéolos pulmonares se implican en el intercambio gaseoso de la respiración. El aire que se introduce en los pulmones durante la inhalación es rico en oxígeno, con unos niveles de concentración de este gas superiores a los que tiene la sangre que circula a través de los capilares sanguíneos en las paredes alveolares. Es gracias a las diferencias de concentración de oxígeno entre aire inhalado y sangre que permiten que el O2 difunda hacia nuestro torrente sanguíneo.
Cuando las células de nuestro organismo reciben el oxígeno desde la sangre (por difusión) estas lo utilizan para obtener energía que pueda emplear para llevar a cabo diferentes funciones, de las cuales depende nuestra vida. Esta energía se presenta en varias formas, como por ejemplo moléculas de ATP y otras relacionadas.
El problema del metabolismo celular, en el que se usa oxígeno, es que siempre se produce algo de residuo. No es un proceso completamente limpio puesto que produce un gas de desecho: el CO2. La acumulación de dióxido de carbono tanto en células y tejidos es muy tóxica para nuestro organismo, por lo que debe ser eliminado. Las células se deshacen del CO2 echándono a la sangre, desde donde se eliminará del cuerpo durante la exhalación.
De esta manera, las células intercambian O2 por CO2 con la sangre. A medida que va pasando esto, la concentración del gas tóxico es cada vez mayor en la sangre, superando el nivel de concentración de CO2 que hay en el aire. Así, cuando la sangre llega a los alvéolos, intercambia su CO2 por O2 externo, provocando además un cambio en las concentraciones.
