22.7: Desarrollo Embrionario del Sistema Respiratorio
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- Crear una línea de tiempo de las fases del desarrollo respiratorio en el feto
- Proponer razones para los movimientos respiratorios fetales
- Explicar cómo se inflan los pulmones después del nacimiento
El desarrollo del sistema respiratorio comienza temprano en el feto. Se trata de un proceso complejo que incluye muchas estructuras, la mayoría de las cuales surgen del endodermo. Hacia el final del desarrollo, se puede observar al feto realizando movimientos respiratorios. Hasta el nacimiento, sin embargo, la madre proporciona todo el oxígeno al feto así como elimina todo el dióxido de carbono fetal a través de la placenta.
Línea de tiempo
El desarrollo del sistema respiratorio comienza aproximadamente a la semana 4 de gestación. Para la semana 28, ya han madurado suficientes alvéolos para que un bebé nacido prematuramente en este momento pueda respirar por sí solo. El sistema respiratorio, sin embargo, no está completamente desarrollado hasta la primera infancia, cuando se presenta un complemento completo de alvéolos maduros.
Semanas 4—7
El desarrollo respiratorio en el embrión comienza alrededor de la semana 4. El tejido ectodérmico de la región anterior de la cabeza invagina posteriormente para formar fosas olfativas, que se fusionan con tejido endodérmico de la faringe en desarrollo. Un foso olfativo es uno de un par de estructuras que se agrandarán para convertirse en la cavidad nasal. Aproximadamente en este mismo tiempo, se forma el brote pulmonar. El brote pulmonar es una estructura en forma de cúpula compuesta por tejido que se abulta desde el intestino anterior. El intestino anterior es endodermo justo inferior a las bolsas faríngeas. El brote laringotraqueal es una estructura que se forma a partir de la extensión longitudinal del brote pulmonar a medida que avanza el desarrollo. La porción de esta estructura más cercana a la faringe se convierte en la tráquea, mientras que el extremo distal se vuelve más bulboso, formando cogollos bronquiales. Un brote bronquial es una de un par de estructuras que eventualmente se convertirán en los bronquios y todas las demás estructuras respiratorias inferiores (Figura\(\PageIndex{1}\)).
Semanas 7—16
Los brotes bronquiales continúan ramificándose a medida que avanza el desarrollo hasta que se han formado todos los bronquios segmentarios. A partir de la semana 13, los lúmenes de los bronquios comienzan a expandirse en diámetro. Para la semana 16, se forman bronquiolos respiratorios. El feto ahora tiene todas las principales estructuras pulmonares involucradas en la vía aérea.
Semanas 16—24
Una vez que se forman los bronquiolos respiratorios, el desarrollo posterior incluye una vascularización extensa, o el desarrollo de los vasos sanguíneos, así como la formación de conductos alveolares y precursores alveolares. Alrededor de la semana 19, se han formado los bronquiolos respiratorios. Además, las células que recubren las estructuras respiratorias comienzan a diferenciarse para formar neumocitos tipo I y tipo II. Una vez diferenciadas las células tipo II, comienzan a secretar pequeñas cantidades de surfactante pulmonar. Alrededor de la semana 20, pueden comenzar los movimientos respiratorios fetales.
Semanas 24—Plazo
El mayor crecimiento y maduración del sistema respiratorio ocurre desde la semana 24 hasta el término. Se desarrollan más precursores alveolares y se producen mayores cantidades de surfactante pulmonar. Los niveles de surfactante generalmente no son adecuados para crear un cumplimiento pulmonar efectivo hasta aproximadamente el octavo mes de embarazo. El sistema respiratorio continúa expandiéndose, y las superficies que formarán la membrana respiratoria se desarrollan aún más. En este punto, los capilares pulmonares se han formado y continúan expandiéndose, creando una gran superficie para el intercambio de gases. El mayor hito del desarrollo respiratorio ocurre alrededor de la semana 28, cuando han madurado suficientes precursores alveolares para que un bebé nacido prematuramente en este momento pueda respirar por sí solo. Sin embargo, los alvéolos continúan desarrollándose y madurando hasta la infancia. Un complemento completo de alvéolos funcionales no aparece hasta alrededor de los 8 años de edad.
“Respiración” fetal
Aunque la función de los movimientos respiratorios fetales no está del todo clara, se pueden observar a partir de las 20—21 semanas de desarrollo. Los movimientos respiratorios fetales implican contracciones musculares que provocan la inhalación de líquido amniótico y la exhalación del mismo líquido, con surfactante pulmonar y moco. Los movimientos respiratorios fetales no son continuos y pueden incluir periodos de movimientos frecuentes y periodos de ausencia de movimientos. Los factores maternos pueden influir en la frecuencia de los movimientos respiratorios. Por ejemplo, los niveles altos de glucosa en sangre, llamados hiperglucemia, pueden aumentar el número de movimientos respiratorios. Por el contrario, los niveles bajos de glucosa en sangre, llamados hipoglucemia, pueden reducir el número de movimientos respiratorios fetales. También se sabe que el consumo de tabaco disminuye las tasas de respiración fetal. La respiración fetal puede ayudar a tonificar los músculos en preparación para los movimientos respiratorios una vez que nace el feto. También puede ayudar a que los alvéolos se formen y maduren. Los movimientos respiratorios fetales se consideran un signo de salud robusta.
Nacimiento
Antes del nacimiento, los pulmones están llenos de líquido amniótico, moco y surfactante. A medida que el feto es exprimido a través del canal del parto, se comprime la cavidad torácica fetal, expulsando gran parte de este líquido. Algo de líquido permanece, sin embargo, pero es rápidamente absorbido por el cuerpo poco después del nacimiento. La primera inhalación ocurre dentro de los 10 segundos posteriores al nacimiento y no sólo sirve como la primera inspiración, sino que también actúa para inflar los pulmones. El surfactante pulmonar es crítico para que se produzca el inflado, ya que reduce la tensión superficial de los alvéolos. El parto prematuro alrededor de las 26 semanas frecuentemente resulta en dificultad respiratoria severa, aunque con los avances médicos actuales, algunos bebés pueden sobrevivir. Antes de las 26 semanas, no se produce suficiente surfactante pulmonar y las superficies para el intercambio de gases no se han formado adecuadamente; por lo tanto, la supervivencia es baja.
TRASTORNOS DE LA...
Sistema Respiratorio: Síndrome de dificultad respiratoria
El síndrome de dificultad respiratoria (SDR) ocurre principalmente en bebés nacidos prematuramente. Hasta el 50 por ciento de los bebés que nacen entre 26 y 28 semanas y menos del 30 por ciento de los recién nacidos entre 30 y 31 semanas desarrollan RDS. El RDS es el resultado de una producción insuficiente de surfactante pulmonar, evitando así que los pulmones se inflen adecuadamente al nacer. Se produce una pequeña cantidad de surfactante pulmonar comenzando alrededor de las 20 semanas; sin embargo, esto no es suficiente para la inflación de los pulmones. Como resultado, se produce disnea y el intercambio de gases no se puede realizar adecuadamente. Los niveles de oxígeno en sangre son bajos, mientras que los niveles de dióxido de carbono en sangre y pH son altos
La causa principal de RDS es el nacimiento prematuro, el cual puede deberse a una variedad de causas conocidas o desconocidas. Otros factores de riesgo incluyen diabetes gestacional, parto por cesárea, gemelos de segundo nacimiento y antecedentes familiares de RDS. La presencia de SDR puede conducir a otros trastornos graves, como septicemia (infección de la sangre) o hemorragia pulmonar. Por lo tanto, es importante que el RDS sea reconocido y tratado de inmediato para prevenir la muerte y reducir el riesgo de desarrollar otros trastornos.
Los avances médicos han resultado en una mejor capacidad para tratar el RDS y apoyar al lactante hasta que pueda ocurrir un desarrollo pulmonar adecuado. En el momento del parto, el tratamiento puede incluir reanimación e intubación si el infante no respira solo. Estos bebés necesitarían ser colocados en un ventilador para ayudar mecánicamente con el proceso de respiración. Si se produce respiración espontánea, se puede requerir la aplicación de presión positiva continua nasal en las vías respiratorias (CPAP). Además, típicamente se administra surfactante pulmonar. La muerte por RDS se ha reducido en un 50 por ciento debido a la introducción de la terapia con surfactantes pulmonares. Otras terapias pueden incluir corticosteroides, oxígeno suplementario y ventilación asistida. También se pueden administrar terapias de apoyo, como regulación de la temperatura, soporte nutricional y antibióticos, al lactante prematuro.
Revisión del Capítulo
El desarrollo del sistema respiratorio en el feto comienza aproximadamente a las 4 semanas y continúa hasta la infancia. El tejido ectodérmico en la porción anterior de la región de la cabeza invgina posteriormente, formando fosas olfativas, que finalmente se fusionan con tejido endodérmico de la faringe temprana. Aproximadamente en este mismo tiempo, una protrusión de tejido endodérmico se extiende anteriormente desde el intestino anterior, produciendo un brote pulmonar, que continúa alargándose hasta formar el brote laringotraqueal. La porción proximal de esta estructura madurará en la tráquea, mientras que el extremo bulboso se ramificará para formar dos yemas bronquiales. Estos brotes luego se ramifican repetidamente, de manera que aproximadamente a la semana 16, todas las estructuras principales de las vías respiratorias están presentes. El desarrollo avanza después de la semana 16 a medida que se forman bronquiolos respiratorios y conductos alveolares, y se produce una vascularización extensa. Las células alveolares tipo I también comienzan a tomar forma. Las células pulmonares tipo II se desarrollan y comienzan a producir pequeñas cantidades de surfactante. A medida que el feto crece, el sistema respiratorio continúa expandiéndose a medida que se desarrollan más alvéolos y se produce más surfactante. Comenzando aproximadamente a la semana 36 y durando hasta la infancia, los precursores alveolares maduran para convertirse en alvéolos completamente funcionales. Al nacer, la compresión de la cavidad torácica obliga a expulsar gran parte del líquido en los pulmones. La primera inhalación infla los pulmones. Los movimientos respiratorios fetales comienzan alrededor de la semana 20 o 21, y ocurren cuando las contracciones de los músculos respiratorios hacen que el feto inhale y exhale líquido amniótico. Estos movimientos continúan hasta el nacimiento y pueden ayudar a tonificar los músculos en preparación para respirar después del nacimiento y son un signo de buena salud.
Preguntas de revisión
P. ¿Los pozos olfativos forman de cuál de los siguientes?
A. mesodermo
B. cartílago
C. ectodermo
D. endodermo
Respuesta: C
P. Un complemento completo de alvéolos maduros están presentes por ________.
A. primera infancia, alrededor de los 8 años
B. nacimiento
C. 37 semanas
D. 16 semanas
Respuesta: A
P. Si un bebé nace prematuramente antes de que las células tipo II produzcan suficiente surfactante pulmonar, ¿cuál de los siguientes podría esperar?
A. dificultad para expresar líquido
B. dificultad para inflar los pulmones
C. dificultad con el flujo capilar pulmonar
D. no hay dificultad ya que las células tipo I pueden proporcionar suficiente surfactante para la respiración normal
Respuesta: B
P. ¿Cuándo comienzan los movimientos respiratorios fetales?
A. alrededor de la semana 20
B. alrededor de la semana 37
C. alrededor de la semana 16
D. después del nacimiento
Respuesta: A
P: ¿Qué sucede con el líquido que permanece en los pulmones después del nacimiento?
A. Reduce la tensión superficial de los alvéolos.
B. Se expulsa poco después del nacimiento.
C. Se absorbe poco después del nacimiento.
D. Lubrica las pleuras.
Respuesta: C
Preguntas de Pensamiento Crítico
P. ¿Durante qué período de tiempo un feto tiene suficientes estructuras maduras para respirar por sí solo si nace prematuramente? Describir las otras estructuras que se desarrollan durante esta fase.
A. Alrededor de la semana 28, han madurado suficientes precursores alveolares para que un bebé que nace prematuramente en este momento pueda respirar por sí solo. Otras estructuras que se desarrollan en esta época son los capilares pulmonares, expandiéndose para crear una gran superficie para el intercambio de gases. También se han desarrollado conductos alveolares y precursores alveolares.
P. Describir los movimientos respiratorios fetales y su propósito.
A. Los movimientos respiratorios fetales ocurren debido a la contracción de los músculos respiratorios, provocando que el feto inhale y exhale líquido amniótico. Se piensa que estos movimientos son una forma de “practicar” la respiración, lo que resulta en tonificar los músculos en preparación para respirar después del nacimiento. Además, los movimientos respiratorios fetales pueden ayudar a que los alvéolos se formen y maduren.
Glosario
- brote bronquial
- estructura en el embrión en desarrollo que se forma cuando el brote laringotraqueal se extiende y se ramifica para formar dos estructuras bulbosas
- foregut
- endodermo del embrión hacia la región de la cabeza
- laringotraqueal
- brote se forma a partir de la yema pulmonar, tiene un extremo traqueal y brotes bronquiales bulbosos en el extremo distal
- brote pulmonar
- cúpula mediana que se forma a partir del endodermo del intestino anterior
- foso olfativo
- tejido ectodérmico invaginado en la porción anterior de la región de la cabeza de un embrión que formará la cavidad nasal