El aparato respiratorio cumple la función de la respiración mecánica. Está constituido por una porción conductora (vías aéreas fosas nasales, faringe, laringe, tráquea y bronquios) y una porción respiratoria (bronquíolos respiratorios, conductos alveolares y alvéolos). Aparece en embriones de aproximadamente 20 somitos, caudal a las bolsas braquiales, apareciendo el brote respiratorio que pasará a formar todo el tracto respiratorio.
Comienza a aparecer en la superficie ventral del intestino primitivo, formando un engrosamiento hacia caudal (esbozo bronco-pulmonar). Inicialmente el esbozo pulmonar se comunica con el intestino primitivo, pero luego se separa por un tabique traqueo-esofágico, quedando comunicados sólo por el orificio laríngeo. La separación ocurre de caudal a cefálico.
Laringe:
Es la porción más rostral del esbozo respiratorio. Se comunica con la faringe por la glotis, rodeada lateralmente por los engrosamientos o eminencias aritenoideas y cefálicamente por la epiglotis. En la superficie interna de la laringe hay dos depresiones laterales: los ventrículos laríngeos, rodeados por engrosamientos que originarán las cuerdas vocales.
El esbozo epitelial de la laringe, origina el epitelio y las glándulas originadas por él, en tanto que el tejido mesenquimático (desde cuarto a sexto arcos faríngeos), origina el tejido conectivo, los cartílagos laríngeos y los músculos de la laringe.
Tráquea:
Está caudalmente a la zona laríngea, y al igual que en la laringe, el epitelio origina el revestimiento y las glándulas; y el tejido mesenquimático origina el tejido conectivo, cartilaginoso y muscular.
Bronquios y pulmones:
El esbozo broncopulmonar tiene desde sus inicios una bifurcación. Las extremidades ciegas son altamente proliferantes y representan el árbol bronquial potencial. La bifurcación inicial origina los bronquios principales o primarios (2). Luego el bronquio primario derecho origina tres ramas (bronquios mayores o lobares) y el izquierdo origina sólo dos. Éstas ramas son para los lóbulos pulmonares (pulmón derecho lóbulos superior, medio e inferior; pulmón izquierdo lóbulos superior e inferior).
Los bronquios lobares se dividen formando bronquios medianos o segmentarios, 10 a cada lado. Desde aquí en adelante, las siguientes divisiones conforman el segmento broncopulmonar, y tienen vasos sanguíneos arteriales y venosos, nervios y tabiques conjuntivos. Los pulmones se hacen cada vez más arborizados, existiendo antes del nacimiento 18 generaciones de ramificaciones. Luego del nacimiento se completan 24 generaciones.
Del endoderma provienen el epitelio y las glándulas de la región, mientras que del mesénquima se diferencian la musculatura bronquial, el tejido cartilaginoso, los vasos sanguíneos y el tejido conectivo.
Etapas del desarrollo pulmonar:
1. Fase embrionaria (cuarta a octava semana): aparece el esbozo pulmonar. Se forma el surco que separa al intestino primitivo del esbozo respiratorio. Se han formado los bronquios lobares y segmentarios, revestidos por epitelio cilíndrico alto. Se desarrollan conexiones vasculares y se forma el plexo vascular. El pulmón parece una pequeña glándula túbuloacinosa.
2. Fase pseudoglandular (sexta a dieciochoava semana): se forman todos los conductos aéreos hasta los bronquíolos terminales, pero aún no hay alvéolos. Los conductos proximales se revisten de epitelio columnar alto, mientras los distales por epitelio cúbico. Los vasos sanguíneos aún permanecen pequeños y poco destacados.
3. Fase canalicular (dieciséisava a vigésimooctava semana): se produce el desarrollo temprano del parénquima pulmonar, apareciendo bronquíolos terminales y respiratorios y capilares subepiteliales. Este es el comienzo de la vascularización respiratoria.
4. Fase sacular: se generan los conductos alveolares y sacos alveolares. Se produce el término de la vascularización respiratoria, disminuyendo el tejido intersticial. Se desarrolla y madura el sistema surfactante a partir de los neumocitos II.
5. Fase alveolar: se forman los alvéolos. Comienza desde el nacimiento y se extiende por varios años (más del 90% se forman después del nacimiento). Se produce la división de los espacios aéreos apareciendo nuevos tabiques. Termina la maduración de los neumocitos II. Adelgazan los tabiques intralveolares, quedando los capilares en contacto con 2 o 3 superficies alveolares. El surfactante está formado por lípidos (lecitina y esfingomielina), que impiden el colapso de los alvéolos al nacimiento. Los movimientos respiratorios del feto comienzan antes del parto, aspirando líquido amniótico, esto estimula el desarrollo de los pulmones y de los músculos de la respiración. Al principio los pulmones están dorsalmente respecto al corazón, ubicándose luego en dirección dorsal, lateral y ventral; rodeando casi totalmente la cavidad pericárdica.
Mecanismos de diferenciación en el pulmón:
Actúan varios factores de transcripción y moléculas señalizadoras: factor de crecimiento epidérmico (EGF), factor de crecimiento transformante beta (TGFβ), fibronectina, colágenos I y III. La epimorfina es una proteína creada por las células mesenquimáticas que asegura la diferenciación adecuada de las células. Interacciones epitelio-mesenquimáticas, reguladas hormonalmente, participan en la elaboración de surfactante pulmonar. Los neumocitos II lo generan por estímulo de la tiroxina y el FPF.
Factores que influyen sobre el desarrollo pulmonar:
Son varios: presión intrapulmonar (mucha genera pulmones muy grandes y muy poca genera pulmones con disminución de peso y volumen); movimientos respiratorios (si no son adecuados hay hipoplasia pulmonar); cantidad de líquido amniótico (puede producir deformidades y pulmones hipoplásicos en cantidades inadecuadas); espacio para desarrollarse (poco espacio puede producir hipoplasia pulmonar) y hormonas (esteroides, tiroxina, adrenalina, insulina y prostaglandinas).
Malformaciones del sistema respiratorio:
- Fístula tráqueo-esofágica: hay una comunicación entre la tráquea y el esófago.
- Atresia traqueal o pulmonar: es incompatible con la vida, se produce pos una falla en las interacciones epitelio-mesenquimáticas.
- Malformaciones groseras de los pulmones: falta de lóbulos pulonares o lóbulos accesorios.
- Síndrome de distress respiratorio o membrana hialina: falta o escaséz de surfactante pulmonas, lo que impide la distensión alveolar y se forma una membrana sobre la superficie respiratoria.
- Pulmón quístico: aparecen estructuras quísticas en el pulmón, producidas por un crecimiento exagerado de los bronquíolos terminales. Afecta generalmente a un lóbulo pulmonar.
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