Los pulmones. Prodigio de diseño

PODEMOS sobrevivir semanas sin comer y días sin beber agua; pero si contenemos la respiración, a los pocos segundos sentimos un gran malestar. Tan solo cuatro minutos de privación de oxígeno puede dañar el cerebro y causar la muerte. Sin duda, el oxígeno es una necesidad primordial del cuerpo humano.

Probablemente usted apenas pueda controlar la calidad del aire que respira. Pero necesita aire de continuo. ¿Cómo puede una persona sobrevivir cuando el aire está demasiado frío o caliente, demasiado seco o sucio? ¿Cómo logra extraer de semejante aire el oxígeno sustentador de la vida, y cómo alcanza este cada parte de su cuerpo? ¿Cómo elimina el cuerpo el gas llamado anhídrido carbónico? Todas estas funciones se llevan a cabo gracias a un prodigio de diseño: los pulmones.

Una ojeada a los pulmones

Los pulmones son los dos órganos principales de la respiración. Su situación es la ideal: dentro de la caja torácica y a ambos lados del corazón. El pulmón derecho consta de tres secciones o lóbulos, mientras que el izquierdo solo tiene dos. Cada lóbulo es en cierto modo independiente de los demás, lo que permite al cirujano extirpar un lóbulo enfermo sin sacrificar el buen funcionamiento de los demás. A primera vista, la textura del tejido pulmonar se parece a una esponja.

La parte inferior de los pulmones limita con el diafragma, una fuerte lámina muscular que separa la cavidad torácica de la cavidad abdominal. El diafragma es el principal músculo de la respiración, pues contribuye a que los pulmones se hinchen y se deshinchen. La parte superior de los pulmones llega hasta la base del cuello. Cada pulmón está cubierto por una membrana fina, llamada pleura, que también tapiza el interior de la pared torácica. El espacio que queda entre estas dos capas de membrana pleural está lleno de un fluido lubricante que durante la respiración permite que los pulmones y la caja torácica se desplacen con facilidad y sin ningún tipo de fricción.

Hasta ahora se han identificado en los pulmones de 25 a 30 clases de células. Diversos músculos y nervios, huesos y cartílagos, vasos sanguíneos, fluidos, hormonas y sustancias químicas desempeñan papeles clave en el buen funcionamiento de los pulmones. Aunque la ciencia todavía no entiende a plenitud algunos aspectos de los pulmones, conozcamos un poco algunos de los muchos rasgos que sí se comprenden.

Un “árbol” de conductos de aire

Las vías respiratorias son en esencia una serie de tubos y conductos conectados entre sí. Antes de que el aire llegue a los pulmones tiene que recorrer un largo camino. Primero fluye de la nariz o la boca a la faringe o garganta. La faringe se utiliza tanto para tragar la comida como para respirar. Por eso, a fin de impedir que la comida o la bebida entren en los conductos de aire, cuando usted traga, una pequeña lámina cartilaginosa movible, llamada epiglotis, bloquea la entrada.

El aire continúa a través de la laringe, donde se encuentran las cuerdas vocales. Luego está la tráquea, de unos 12 centímetros de longitud y toda ella reforzada por unos 20 anillos cartilaginosos en forma de C. A continuación la tráquea se ramifica en dos conductos de unos 2,5 centímetros de longitud conocidos por el nombre de bronquios. Un bronquio entra en el pulmón izquierdo y el otro en el derecho. Dentro de los pulmones estos conductos siguen ramificándose.

En su conjunto, esta ramificación se parece a un árbol, con su tronco, ramas y ramitas. Como es lógico, cuanto más se ramifican los conductos de aire, más finos son. Por fin el aire entra en las pequeñas ramificaciones, una red de minúsculos conductos llamados bronquiolos, cada uno con un diámetro de aproximadamente 1 milímetro. A su vez, estos desembocan en unos conductos aún más pequeños, por donde el aire pasa a unos 300 millones de bolsas de aire llamadas alveolos, que están agrupados en forma de racimos de uvas. Aquí es donde termina el sistema de ramificaciones de los conductos de aire y este llega a su destino final.

El destino final

Cuando llega a su destino final, el aire que usted respira se encuentra dentro de las paredes extremadamente delgadas de los alveolos, de solo 0,5 micras de grosor. Para que se haga una idea, el papel utilizado en esta revista es unas 150 veces más grueso que las paredes de los alveolos.

Cada alveolo está cubierto por una red de vasos sanguíneos conocida como capilares pulmonares. Estos capilares son tan finos que los glóbulos rojos han de pasar de uno en uno, y sus paredes son tan delgadas que el anhídrido carbónico de la sangre puede atravesarlas e introducirse en los alveolos. El oxígeno, a su vez, pasa en dirección opuesta: sale de los alveolos y los glóbulos rojos lo absorben.

Cada uno de estos glóbulos rojos que viaja en fila india permanece en los capilares pulmonares unos tres cuartos de segundo, tiempo suficiente para que se produzca el intercambio de anhídrido carbónico y oxígeno. Este movimiento de gases se efectúa mediante un proceso llamado difusión. La sangre oxigenada pasa a vasos pulmonares más grandes y finalmente llega al lado izquierdo del corazón, que la bombea a todo el cuerpo como carburante vital. En aproximadamente un minuto, toda la sangre de su cuerpo pasa por este intrincadísimo sistema.

Una vez alcanzado su destino final, ¿cómo sale el aire de los pulmones con su carga de anhídrido carbónico? ¿Se necesita otra serie de conductos de aire para exhalarlo? No, este “árbol”, un verdadero prodigio de diseño, sirve tanto para inspirar como para espirar aire. Además, al mismo tiempo que usted elimina de los pulmones el anhídrido carbónico al exhalar, también puede hacer vibrar las cuerdas vocales y crear el sonido necesario para el habla.

Control de calidad

A medida que el aire que usted respira pasa por la nariz y la boca, una unidad de control de calidad lo procesa. Cuando el aire es demasiado frío, en seguida se calienta hasta alcanzar la temperatura adecuada. Cuando está demasiado caliente, se enfría. ¿Qué sucede si es demasiado seco? Las paredes de la nariz, senos nasales, garganta y otros conductos están revestidos de un fluido llamado mucosidad. Al inspirar aire seco, parte de la humedad de la mucosidad se evapora en el aire, de modo que cuando este llega a su destino final en los pulmones, tiene una humedad relativa de casi el 100%. Sin embargo, cuando usted espira, el aire devuelve a la mucosidad más de la mitad de su humedad.

Este sistema de control de calidad también incluye un sofisticado filtro de aire. En un solo día, pasan por los pulmones unos 9.500 litros de aire, a menudo cargado de agentes infecciosos, partículas tóxicas, humo y otras impurezas. Pero el sistema respiratorio está diseñado para eliminar la mayoría de estos agentes contaminantes.

En primer lugar, los pelillos y las membranas mucosas de la nariz atrapan las partículas de suciedad más grandes. Luego, millones de cilios —filamentos microscópicos que hay en las paredes de los conductos de aire— efectúan un movimiento de vaivén, como si fuesen unos remos, a un ritmo de unas 16 veces por segundo y empujan la mucosidad sucia fuera de los pulmones. Los pulmones también cuentan con los servicios de los macrófagos alveolares, unas células especiales diseñadas para matar bacterias y atrapar partículas peligrosas.

Por consiguiente, el aire que usted respira es acondicionado y filtrado antes de llegar a los tejidos sumamente delicados de sus pulmones. Un verdadero prodigio de diseño.

Un sistema automático

A diferencia de la comida y la bebida, el oxígeno puede ser absorbido del aire sin ningún esfuerzo deliberado por su parte. A un ritmo de unas 14 inspiraciones por minuto, unos pulmones sanos extraen oxígeno del aire automáticamente y continúan trabajando, incluso mientras usted duerme, sin ningún tipo de supervisión consciente de su parte.

Si lo desea, también puede desconectar temporalmente este sistema automático y controlar deliberadamente su respiración hasta cierto grado. Al fin y al cabo, ¿querría usted que la mecánica de la respiración continuase funcionando automáticamente mientras usted nada bajo el agua? A un ritmo de 14 inspiraciones por minuto, ¿tendría tiempo suficiente para escapar de una habitación llena de humo durante un incendio si no pudiese contener la respiración? Por supuesto, este sistema automático no puede desconectarse por largos períodos de tiempo. Al cabo de unos minutos como máximo, sus pulmones volverán inevitablemente a funcionar de modo automático.

Pero, ¿qué activa los músculos para que hinchen o deshinchen los pulmones durante esta operación automática? El centro de control está situado en el tronco cerebral, donde unos receptores especiales controlan el nivel de anhídrido carbónico en el cuerpo. Cuando se produce un aumento de anhídrido carbónico, el sistema nervioso transmite mensajes para activar los músculos apropiados en el proceso de la respiración.

Esto da una sobresaliente flexibilidad al sistema respiratorio que permite a los pulmones mantenerse al paso de cualquier cambio abrupto de actividad. Por ejemplo, cuando el cuerpo realiza ejercicio vigoroso necesita unas 25 veces más oxígeno y produce unas 25 veces más anhídrido carbónico que cuando está en reposo. Sin embargo, los pulmones ajustan casi instantáneamente la frecuencia y profundidad de la respiración a fin de compensar las constantes variaciones en la necesidad de oxígeno.

Otros controles complejos también contribuyen al funcionamiento apropiado de los pulmones. Por ejemplo, algunos músculos utilizados para la respiración también intervienen en otras funciones, como las de tragar y hablar. Pero estas funciones están en equilibrio y raras veces interfieren en su respiración. Y todo ello se efectúa de forma automática, sin ningún esfuerzo consciente de su parte.

Por supuesto, los pulmones, en especial los de una persona con poca resistencia, pueden sufrir diferentes trastornos, como, por ejemplo, asma, bronquitis, enfisema, cáncer de pulmón, edema pulmonar, pleuresía, pulmonía, tuberculosis y varias infecciones bacterianas, virales y fúngicas.

Pero estos trastornos no se producen porque el diseño de los pulmones sea defectuoso o inadecuado. La mayoría de las enfermedades pulmonares se producen como resultado de respirar sustancias contaminantes, polvos y vapores que el hombre ha liberado en el aire. En la actualidad, millones de personas padecen cáncer de pulmón, bronquitis y enfisema por fumar tabaco y por otros daños que ellas mismas se infligen.

Pero bajo circunstancias normales, los pulmones sobresalen como un prodigio de diseño y un monumento vivo al Gran Diseñador, Jehová Dios. Como dijo el salmista, estamos hechos ‘maravillosamente, de manera que inspira temor’. (Salmo 139:14.)

[Ilustraciones en la página 23]

(Para ver el texto en su formato original, consulte la publicación)

Faringe

Tráquea

Los dos bronquios

Pulmón derecho

Senos nasales

Epiglotis

Laringe

Cuerdas vocales

Pulmón izquierdo

Detalle de un bronquiolo

Capilares pulmonares

Alveolos

[Recuadro en la página 22]

¿Por qué se producen?

Estornudo: Expulsión involuntaria y violenta de aire por la boca y la nariz. Las terminaciones nerviosas de la nariz provocan el estornudo para eliminar partículas que la irritan. El aire frío también puede causar esa reacción. Un estornudo puede expulsar hasta 100.000 gotitas de mucosidad y microorganismos a velocidades de 165 kilómetros por hora. Por esta razón, a menos que se cubra adecuadamente la boca y la nariz, su estornudo puede perjudicar a otras personas.

Tos: Expulsión abrupta de aire que libera los pulmones de sustancias perjudiciales cuando el recubrimiento de las vías respiratorias se irrita. La tos también puede provocarse deliberadamente para despejar la garganta o los bronquios. Al igual que el estornudo, puede esparcir gérmenes y perjudicar a otras personas.

Hipo: Inspiración brusca e involuntaria provocada por una contracción espasmódica del diafragma. Estas contracciones pueden deberse a una irritación en los órganos próximos al diafragma. El espasmo hace entrar aire en los pulmones a través de la laringe. A medida que el aire entra en la laringe, roza la epiglotis y hace vibrar las cuerdas vocales, lo que produce el ruido característico del hipo.

Ronquido: Sonido ronco producido durante el sueño, generalmente porque la persona respira por la boca. Cuando pasa el aire, los suaves tejidos del cielo de la boca cercanos a la garganta comienzan a vibrar. Y lo mismo puede suceder con los labios, las mejillas y las ventanas de la nariz. Si se duerme de espaldas, la boca tiende a abrirse y la lengua obstruye el paso del aire. Dormir de lado puede eliminar el ronquido.

Bostezo: Inspiración profunda e involuntaria que, según se cree, obedece a una acumulación de anhídrido carbónico en los pulmones. En vista del impulso de bostezar que uno siente cuando ve u oye bostezar a otro, se dice que el bostezo es contagioso. Pero la ciencia aún no puede explicar este fenómeno.