La tráquea y los bronquios troncales

Diseño estructural del árbol de las vías respiratorias

La jerarquía de las vías respiratorias divisorias, y en parte también de los vasos sanguíneos que penetran en el pulmón, determina en gran medida la estructura pulmonar interna. Desde el punto de vista funcional, el sistema de vías respiratorias intrapulmonares puede subdividirse en tres zonas: una zona proximal, puramente conductora, una zona periférica, puramente de intercambio de gases, y una zona intermedia de transición, en la que ambas funciones se gradúan mutuamente. Sin embargo, desde un punto de vista morfológico, tiene sentido distinguir los tubos de paredes relativamente gruesas, puramente conductores de aire, de aquellas ramas del árbol de las vías respiratorias diseñadas estructuralmente para permitir el intercambio de gases.

El diseño estructural del árbol de las vías respiratorias es funcionalmente importante porque el patrón de ramificación desempeña un papel en la determinación del flujo de aire y la deposición de partículas. Al modelar el árbol de las vías respiratorias humanas, generalmente se acuerda que las vías respiratorias se ramifican según las reglas de dicotomía irregular. La dicotomía regular significa que cada rama de una estructura en forma de árbol da lugar a dos ramas hijas de idénticas dimensiones. Sin embargo, en la dicotomía irregular, las ramas hijas pueden diferir mucho en longitud y diámetro. Los modelos calculan que la trayectoria media desde la tráquea hasta la periferia del pulmón consta de unas 24-25 generaciones de ramas. Sin embargo, las trayectorias individuales pueden oscilar entre 11 y 30 generaciones. La transición entre las partes conductoras y respiratorias de una vía aérea se encuentra, por término medio, al final de la 16ª generación, si la tráquea se cuenta como generación 0. Las vías aéreas conductoras comprenden la tráquea, los dos bronquios madre, los bronquios y los bronquiolos. Su función es calentar, humedecer y limpiar el aire inspirado y distribuirlo a la zona de intercambio de gases del pulmón. Están revestidos por el típico epitelio respiratorio con células ciliadas y numerosas células caliciformes secretoras de moco intercaladas. Las células ciliadas están presentes muy abajo en el árbol de las vías respiratorias, y su altura disminuye con el estrechamiento de los tubos, al igual que la frecuencia de las células caliciformes. En los bronquiolos las células caliciformes son sustituidas completamente por otro tipo de células secretoras denominadas células Clara. El epitelio está cubierto por una capa de líquido de baja viscosidad, dentro de la cual los cilios ejercen un latido rítmico y sincronizado dirigido hacia el exterior. En las vías respiratorias más grandes, esta capa de fluido está cubierta por un manto de moco de alta viscosidad. La capa de moco es arrastrada por la acción ciliar y transporta las partículas interceptadas hacia la faringe, donde son tragadas. Este diseño puede compararse con una cinta transportadora de partículas y, de hecho, el mecanismo se denomina escalera mecánica mucociliar.

Mientras que los anillos o placas de cartílago proporcionan soporte a las paredes de la tráquea y los bronquios, las paredes de los bronquiolos, desprovistas de cartílago, ganan su estabilidad gracias a su integración estructural en los tejidos que intercambian gases. Las últimas generaciones de vías respiratorias puramente conductoras del pulmón son los bronquiolos terminales. En la parte distal, la estructura de las vías respiratorias se ve muy alterada por la aparición de bolsas en forma de copa en las paredes. Éstas forman diminutas cámaras de aire y representan los primeros alvéolos de intercambio de gases en el recorrido de las vías respiratorias. En los alvéolos, el epitelio respiratorio da paso a una capa de revestimiento muy plana que permite la formación de una fina barrera aire-sangre. Tras varias generaciones (Z) de estos bronquiolos respiratorios, los alvéolos están tan densamente empaquetados a lo largo de la vía aérea que falta una pared de la vía aérea propiamente dicha; la vía aérea está formada por conductos alveolares. Las últimas generaciones del árbol de las vías respiratorias terminan ciegamente en los sacos alveolares.