# Propiedades elásticas del pulmón y músculos de la respiración

Tema: Mecánica de la respiración — propiedades elásticas (distensibilidad y elasticidad) y músculos respiratorios. Bibliografía de referencia: West JB, Luks AM. Respiratory Physiology: The Essentials (capítulo «Mecánica de la respiración»). Reconstrucción y corrección del contenido del video, fundamentada exclusivamente en West.

# 1. Introducción

Para que el aire entre y salga de los pulmones, estos deben expandirse y retraerse siguiendo los cambios de presión generados por la caja torácica y los músculos respiratorios. Esta capacidad depende de dos propiedades mecánicas íntimamente relacionadas: la distensibilidad (con qué facilidad se expande el pulmón) y la elasticidad (con qué fuerza tiende a volver a su volumen de reposo). West aborda ambas dentro del estudio del comportamiento elástico estático del pulmón.

# 2. Distensibilidad (compliance)

# 2.1. Definición

La distensibilidad es la capacidad de los pulmones de expandirse —aumentar su volumen— ante un cambio de presión. Se define cuantitativamente como el cambio de volumen por unidad de cambio de presión:

$$\text{Distensibilidad} = \frac{\Delta V}{\Delta P} \quad \left[\frac{\text{mL}}{\text{cm H}_2\text{O}}\right]$$

Corresponde a la pendiente de la curva presión-volumen del pulmón. Un pulmón muy distensible se expande mucho con poca presión; un pulmón rígido (poco distensible) necesita mayores presiones para el mismo cambio de volumen.

# 2.2. Valor del pulmón aislado

En el rango normal de respiración, el pulmón es notablemente distensible. Según West, la distensibilidad del pulmón humano es de aproximadamente:

≈ 200 mL/cm H₂O

Esto significa que por cada 1 cm H₂O que aumenta la presión transpulmonar, el volumen pulmonar aumenta unos 200 mL.

# 2.3. Valor del pulmón dentro del tórax

Cuando se considera el sistema pulmón + caja torácica en conjunto, la distensibilidad disminuye a la mitad, hasta alrededor de 100 mL/cm H₂O (el video la redondea a ≈110 mL/cm H₂O).

La razón es que la caja torácica actúa como un elemento elástico adicional en serie con el pulmón, comportándose como un factor limitante de la expansión. Las distensibilidades en serie se combinan de forma recíproca:

$$\frac{1}{C_{\text{total}}} = \frac{1}{C_{\text{pulmón}}} + \frac{1}{C_{\text{pared torácica}}}$$

Como ambos componentes tienen una distensibilidad parecida (≈200 mL/cm H₂O cada uno), el resultado conjunto es aproximadamente la mitad (≈100 mL/cm H₂O). Por eso el pulmón dentro del tórax se expande menos de lo que podría hacerlo aislado.

# 2.4. La curva presión-volumen y la histéresis (West)

West representa el comportamiento elástico mediante la curva presión-volumen. Esta curva no es lineal (el pulmón se hace más rígido a volúmenes altos) y, además, el trayecto de inflado no coincide con el de desinflado: este fenómeno se denomina histéresis y se debe en gran parte a la tensión superficial del líquido que tapiza los alvéolos.

Nota clínica (West): la distensibilidad disminuye (pulmón más rígido) en la fibrosis pulmonar, el edema alveolar o la congestión venosa pulmonar; y aumenta en el enfisema y con el envejecimiento normal, por alteración del tejido elástico.

# 3. Presión transpulmonar

La presión que distiende al pulmón es la presión transpulmonar, definida como la diferencia entre la presión alveolar y la presión pleural (intrapleural):

$$P_{\text{transpulmonar}} = P_{\text{alveolar}} - P_{\text{pleural}}$$

• Presión alveolar: es la presión que existe dentro de los pulmones (en los alvéolos).
• Presión pleural: es la presión del espacio pleural, por fuera de los pulmones; normalmente es subatmosférica (negativa) y ejerce la tracción que mantiene al pulmón expandido contra la pared torácica.

Cuanto mayor es la presión transpulmonar, más se expande el pulmón. La distensibilidad de 200 mL/cm H₂O expresa precisamente esta relación: cada 1 cm H₂O de aumento de la presión transpulmonar → +200 mL de volumen pulmonar.

# 3.1. Cambios durante el ciclo respiratorio

• Inspiración: los músculos inspiratorios agrandan el tórax → las presiones (pleural y alveolar) descienden → la presión transpulmonar aumenta → el volumen pulmonar aumenta → entra aire.
• Espiración: el tórax se reduce → las presiones aumentan → el volumen pulmonar disminuye → sale el aire previamente inspirado.

En la respiración tranquila, la espiración es pasiva: se produce por el retroceso elástico del pulmón y la pared torácica, sin necesidad de contracción muscular activa.

# 4. Elasticidad y retroceso elástico

La distensibilidad depende estrechamente de la elasticidad del tejido pulmonar. Gracias a su elasticidad, cuando el pulmón se distiende durante la inspiración, luego puede retraerse y regresar a su volumen de reposo durante la espiración.

Según West, el retroceso elástico del pulmón tiene dos componentes:

1. Fuerzas elásticas del tejido pulmonar. Dependen de las fibras de elastina y colágeno presentes en las paredes alveolares y alrededor de vasos y bronquios. West señala que el comportamiento elástico depende más de la disposición geométrica de estas fibras (como una malla o «media de nylon» que se deforma) que del simple estiramiento de cada fibra.
2. Tensión superficial del líquido que tapiza los alvéolos. Es responsable de una parte importante del retroceso elástico y de la histéresis de la curva presión-volumen.

# 4.1. Surfactante (West)

La tensión superficial sería tan elevada que dificultaría enormemente la expansión y favorecería el colapso alveolar, de no ser por el surfactante pulmonar, una sustancia tensioactiva (fosfolípido, principalmente dipalmitoil-fosfatidilcolina) producida por los neumocitos tipo II. Sus funciones, según West, son:

• Reduce la tensión superficial alveolar, lo que aumenta la distensibilidad y disminuye el trabajo respiratorio.
• Estabiliza los alvéolos (evita que los pequeños se vacíen en los grandes, según la ley de Laplace: $P = 2T/r$).
• Ayuda a mantener secos los alvéolos.

El video centra la elasticidad en las fibras de colágeno y elastina; West añade la tensión superficial y el surfactante como componentes igualmente esenciales de las propiedades elásticas.

# 5. Músculos de la respiración

La entrada y salida de aire requiere aumentar y disminuir el diámetro de la cavidad torácica, lo que se logra mediante los músculos respiratorios, divididos en inspiratorios y espiratorios.

# 5.1. Músculos inspiratorios

# Diafragma

Es el músculo más importante de la inspiración. Características según West:

• Es un músculo esquelético en forma de cúpula, controlado de forma automática (involuntaria) por los centros respiratorios, aunque puede modularse voluntariamente.
• Está insertado en las costillas inferiores.
• Está inervado por el nervio frénico, que se origina en los segmentos cervicales C3, C4 y C5.
• Al contraerse, desciende: empuja el contenido abdominal hacia abajo y hacia delante y eleva los rebordes costales, aumentando el diámetro vertical de la cavidad torácica.
• En la respiración tranquila se desplaza alrededor de 1 cm, pero en la inspiración/espiración forzada su excursión puede llegar hasta ≈10 cm.

# Músculos intercostales externos

• Conectan costillas adyacentes y se dirigen oblicuamente hacia abajo y adelante.
• Al contraerse, traccionan las costillas hacia arriba, adelante y afuera, aumentando los diámetros lateral y anteroposterior del tórax.

El diafragma y los intercostales externos son los músculos que actúan en la inspiración normal y tranquila.

# Músculos accesorios de la inspiración

Participan principalmente durante el ejercicio o cuando aumenta la demanda de oxígeno y el trabajo respiratorio (tienen escasa o nula actividad en reposo). Incluyen:

• Escalenos (elevan las dos primeras costillas).
• Esternocleidomastoideo (eleva el esternón).
• Músculos del ala de la nariz (aleteo nasal).

# 5.2. Músculos espiratorios

En la respiración tranquila la espiración es pasiva (retroceso elástico). Los músculos espiratorios actúan sobre todo en la espiración activa o forzada (ejercicio, tos, hiperventilación voluntaria).

# Músculos de la pared abdominal

Son los más importantes de la espiración activa: recto del abdomen, oblicuo interno, oblicuo externo y transverso del abdomen.

• Al contraerse, aumentan la presión intraabdominal, lo que empuja el diafragma hacia arriba y disminuye el diámetro de la caja torácica.
• También intervienen con fuerza en la tos, el vómito y la defecación.

# Músculos intercostales internos

• Al contraerse, traccionan las costillas hacia abajo y hacia dentro (acción opuesta a la de los intercostales externos), reduciendo el volumen torácico.

# 5.3. Resumen de los músculos respiratorios

# 6. Puntos clave para repaso

• Distensibilidad = ΔV/ΔP; pulmón aislado ≈ 200 mL/cm H₂O; pulmón + tórax ≈ 100 mL/cm H₂O (la caja torácica limita la expansión).
• Presión transpulmonar = P alveolar − P pleural; es la presión que distiende el pulmón.
• En inspiración bajan las presiones y sube el volumen; en espiración ocurre lo inverso. La espiración tranquila es pasiva.
• El retroceso elástico tiene dos componentes: tejido elástico (elastina y colágeno) y tensión superficial (modulada por el surfactante de los neumocitos tipo II).
• Diafragma: principal inspiratorio, inervado por el frénico (C3-C5), ↑ diámetro vertical.
• Intercostales externos: ↑ diámetros lateral y anteroposterior.
• Accesorios (escaleno, ECM, ala de la nariz): sobre todo en ejercicio.
• Espiración activa: músculos abdominales (↑ presión intraabdominal) e intercostales internos.

# Referencia bibliográfica

West JB, Luks AM. Respiratory Physiology: The Essentials. Wolters Kluwer. Capítulo «Mecánica de la respiración» (Mechanics of Breathing) — secciones de propiedades elásticas del pulmón, distensibilidad, tensión superficial/surfactante y músculos de la respiración.