El sistema respiratorio de los mamíferos comienza en las fosas nasales; continúa por la cavidad nasal, faringe, laringe y tráquea; se ramifica en los bronquios y bronquiolos; y termina en los alvéolos, donde se tiene lugar el intercambio gaseoso. El sistema respiratorio se puede dividir en vías respiratorias superiores e inferiores.
La vía aérea superior incluye la nariz, los senos paranasales y la faringe. La nariz es el principal órgano sensorial del olfato. Los cornetes nasales humedecen y calientan el aire inhalado y filtran las partículas.
Las vías aéreas inferiores incluyen la tráquea, los bronquios, los bronquiolos y los alvéolos.
La función principal del aparato respiratorio consiste en llevar oxígeno a los pulmones para intercambiarlo por dióxido de carbono.
El intercambio gaseoso se produce en los alvéolos, cuyas paredes consisten en membranas de una sola capa celular de espesor. A través de estas membranas, el oxígeno pasa a los capilares y el dióxido de carbono pasa de la sangre de los capilares a los alvéolos. La insuficiencia o disfunción importante de la transferencia de gases, como resultado de una enfermedad, conduce a dificultad o insuficiencia respiratoria.
Entre las funciones adicionales del sistema respiratorio se incluyen las siguientes:
mantener el equilibrio ácido-base en el cuerpo;
actuar como reservorio de sangre;
filtrar y probablemente destruir émbolos;
metabolizar algunas sustancias bioactivas (p. ej., serotonina, prostaglandinas, corticosteroides y leucotrienos);
activar algunas sustancias (p. ej., angiotensina).
En el proceso respiratorio, las partículas grandes, transportadas por el aire, penetran en la nariz y se depositan a lo largo del revestimiento mucoso de los conductos nasales. Los cilios mueven estas partículas a lo largo de la barrera mucosa hasta la faringe para ser deglutidas o expectoradas. Las partículas más pequeñas, que no se filtran por inhalación, pueden depositarse en los alvéolos, donde son fagocitadas por los macrófagos.
La defensa frente a la invasión de microorganismos y otras partículas extrañas la proporciona el «manto» mucociliar y la inmunidad celular y humoral. Estos son los factores que determinan la susceptibilidad de la especie y del individuo a la enfermedad, y pueden manipularse mediante diversas técnicas terapéuticas, vacunas, antimicrobianos y otros agentes como los interferones y las linfocinas.
Las defensas mecánicas contra la invasión de microorganismos y otras partículas extrañas incluyen la tortuosidad de los conductos nasales, la presencia de pelos, cilios y moco, el reflejo de la tos y la broncoconstricción.
Las defensas celulares incluyen neutrófilos y macrófagos. Estos últimos fagocitan a los invasores y los presentan (o al menos sus antígenos importantes) al linfocito para estimular la respuesta inmunitaria.
Las defensas secretoras incluyen los siguientes componentes:
interferón para la defensa antiviral;
complemento para la lisis de los invasores;
revestimiento surfactante de los alvéolos, que previene el colapso alveolar y facilita la función de los macrófagos;
fibronectina para modular la unión bacteriana;
anticuerpos;
moco.
La anatomía de las vías respiratorias difiere notablemente entre las especies en los siguientes aspectos:
forma de las vías aéreas superiores e inferiores;
extensión, forma y patrón de los cornetes;
patrón de bronquiolos;
anatomía de los bronquiolos terminales;
lobulación de los pulmones;
espesor pleural;
fenestración mediastínica;
relación de las arterias pulmonares con las arterias bronquiales y los bronquiolos;
presencia de cortocircuitos vasculares;
distribución de mastocitos;
irrigación pleural.
Cada variación en la estructura anatómica implica una variación en la función, que puede influir en la patogenia de la enfermedad respiratoria en una especie determinada.
Los tres grupos principales de especies con una anatomía submacroscópica pulmonar similar son los siguientes:
rumiantes (bovinos, ovinos) y porcinos;
perros, gatos, monos, ratas, conejos y cobayas;
caballos y humanos.
También existen variaciones fisiológicas notables entre las diferentes especies. Por ejemplo, los bovinos son propensos al drenaje retrógrado desde la faringe, presenta predisposición a la hipertensión pulmonar y a una ventilación reducida en un ambiente frío, tiene pulmones relativamente pequeños, con un volumen corriente bajo y una capacidad residual funcional baja, y es más sensible a los cambios en la temperatura ambiente que la mayoría de las demás especies. Estas diferencias anatómicas y fisiológicas determinan en gran medida por qué algunos microorganismos afectan solamente a ciertas especies (p. ej., Mannheimia haemolytica afecta a bovinos, pero no a porcinos) y por qué la neumonía es muy importante en algunas especies (bovinos y porcinos), pero menos en otras (perros y gatos).
La hipoxia es una deficiencia de oxígeno en el organismo (PaO2 ≤60 mm Hg) que impide mantener las funciones metabólicas normales. Un paciente con hipoxia muestra signos clínicos de dificultad respiratoria. La hipoxia puede deberse a uno o más de los siguientes factores:
disminución de la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre (hipoxia anémica; causada por una disminución en la cantidad de eritrocitos);
hipoperfusión (hipoxia por hipoperfusión, causada por una disminución del gasto cardíaco);
hipoxia hipóxica (causada por derivación anatómica, derivación fisiológica, disminución del oxígeno inhalado, desajuste ventilación/perfusión, alteración de la difusión o hipoventilación);
incapacidad de los tejidos para utilizar el oxígeno disponible (p. ej., hipoxia histotóxica, como en el envenenamiento por cianuro).
El organismo cuenta con cuatro centros principales de control ventilatorio:
centros de control respiratorio en el encéfalo: protuberancia (control motor fino de la respiración), bulbo raquídeo (sincronización y ritmo de la respiración) y corteza (control de la respiración);
quimiorreceptores centrales en la médula;
quimiorreceptores periféricos en los cuerpos carotídeo y aórtico;
mecanorreceptores pulmonares/nervios sensoriales.
Si se desarrolla hipoxia cerebral, la función respiratoria puede disminuir aún más como resultado de la depresión de la actividad neuronal. La eritropoyesis también se estimula con la hipoxia crónica; sin embargo, el grado de policitemia depende de la especie. Además, puede producirse una disfunción multiorgánica.
