LECCIONES DE ANATOMIA PATOLOGICA

Anatomía Patológica del Aparato Respiratorio

DESARROLLO EMBRIONARIO DEL PULMON

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El primordio del aparato respiratorio se reconoce ya en el embrión de tres semanas de edad gestacional. Aparece como una evaginación endodérmica de la parte ventral del intestino anterior. Se reconocen cuatro fases del desarrollo del árbol broncopulmonar:

a) fase embrionaria (4ª a 7ª semanas),
b) fase pseudoglandular (8ª a 16ª semanas),
c) fase canalicular (17ª a 26ª semanas) y
d) fase alveolar (26ª semana hasta el nacimiento).

En la fase embrionaria el divertículo respiratorio comunica con el intestino anterior y ulteriormente queda separado del mismo por el tabique tráqueo-esofágico. El primordio respiratorio crece hacia la región caudal y se separa definitivamente del intestino anterior. Se forma un tubo mediano (tráquea), que se bifurca en evaginaciones laterales llamadas yemas pulmonares . El brote derecho se divide en tres ramas y el izquierdo, en dos (bronquios principales). Los bronquios segmentarios se reconocen ya en la sexta semana y los subsegmentarios, en la séptima. El mesoderma que rodea el árbol bronquial se diferencia en cartílago, músculo liso y vasos sanguíneos.

En la fase pseudoglandular hay bifurcación y capilarización de los segmentos broncopulmonares. Se alcanza el número de generaciones bronquiales que se tiene al nacimiento.

En la fase canalicular se reconoce la estructura acinar, delimitada por mesénquima (tejido conjuntivo) más laxo. Se forman los bronquíolos respiratorios a partir de los terminales y se completa también la capilarización.

En la fase alveolar se completa la formación del sistema canalicular bronquíolo-alveolar. Se forman 6 a 7 generaciones de sacos alveolares, se diferencian los neumocitos I, los que alcanzan estrecho contacto con los capilares de los tabiques conjuntivos.

En el epitelio de las vías respiratorias se diferencian primero las células neuroendocrinas de Feyrter, similares a las de Kultschisky (7a a 8a semanas); luego en los bronquios, en forma centrífuga, las células ciliadas (9a a 10a semanas) y posteriormente, las caliciformes (13a semana). Sólo después de la aparición de los neumocitos I y II, en los sacos alveolares y alvéolos, se diferencian las células de Clara en los bronquíolos terminales y respiratorios. Los neumocitos I y II se originan a partir de neumoblastos.

Las glándulas bronquiales aparecen entre la 8a y 12a semanas de gestación, como brotes del epitelio de revestimiento. Estructuras túbulo-acinares se reconocen en la 25a semana. La producción de secreción mucosa y serosa comienza en la 24a semana y se completa en la 26a semana.

El desarrollo de las ramas de la arteria pulmonar sigue el curso de los bronquios, antecede al de las ramas de las arterias bronquiales, es simultáneo con el de las venas pulmonares y se completa alrededor de la 20a semana. Los vasos sanguíneos intraacinares comienzan a desarrollarse a partir de la 16a semana y continúa en la vida posnatal.

El desarrollo posnatal del pulmón se caracteriza por la formación de conductos alveolares y de alvéolos maduros. Al momento del nacimiento se estima un número de 20 a 25 millones de alvéolos y una superficie de intercambio gaseoso de 2,8 m2. En el adulto se calcula que existen 300 millones de alvéolos y unos 80 m2 de superficie de intercambio gaseoso.

La maduración pulmonar se alcanzaría por dos mecanismos: multiplicación alveolar y aumento del volumen de los alvéolos en forma proporcional al aumento de volumen de la caja torácica.

Fases del desarrollo del aparato respiratorio del feto

Los pulmones desde la semana 17 embarazo hasta los 3 años

Dentro del periodo fetal de desarrollo, se distinguen cuatro fases: el periodo glandular, que comprende hasta la semana 17; el canalicular (de la semana 17 a la 27); la fase sacular, que abarca de la semana 28 a la 36 y el periodo alveolar ( entre las semana 37 y los 2 y 3 años de vida extrauterina).
Periodo glandular
Abarca hasta la semana 17, todavía no se reconoce en el pulmón una estructura específica respiratoria sino que tiene aspecto de glándula. Durante esta fase se completa la formación del árbol bronquial, de modo que al alcanzar las 16 semanas de desarrollo intrauterino se han conseguido un total de 24 generaciones de bronquios, lo que completa su desarrollo, pues a partir de este momento no se formarán más generaciones de bronquios. El nuevo desarrollo del árbol se destinará a la formación de nuevos bronquiolos respiratorios.
Es en este periodo donde se desarrollan el cartílago, el músculo liso bronquial los vasos linfáticos y sanguíneos y los tejidos conectivos de los órganos hasta aquí desarrollados.
En este período, los vasos sanguíneos se ramifican también siguiendo a las vías aéreas que actúa como un molde. En la medida que cada nuevo brote penetra el mesénquima, se forma un conjunto de vasos capilares que lo rodea como un halo para unirse luego con los vasos preexistentes, extendiendo así los vasos arteriales y venosos.
La formación de nuevos vasos sanguíneos continúa hasta la semana 17, al cabo de la cual ya se han formado todas las llamadas vías aéreas preacinares y sus respectivas venas y arterias.
Periodo canalicular: 17-27 semanas
Esta etapa se caracteriza por un alargamiento del calibre de las vías aéreas y el adelgazamiento progresivo del epitelio lo que empieza a conferir el aspecto tubular que caracteriza la vía aérea. Los bronquiolos terminales se dividen para formar los bronquiolos respiratorios y los ductos alveolares en forma de sacos.
Las células del epitelio que recubre estos sacos terminales se va alargando y aplanando progresivamente, y, hacia estos futuros espacios aéreos se van aproximando los capilares sanguíneos. Este hecho y la pérdida de tejido entre ambas formaciones establece el primer paso hacia la creación de una zona de intercambio de gases, imprescindible para la supervivencia postnatal.
Entre las semanas 20 y 22 de gestación, se observan revistiendo todos los espacios aéreos saculares dos tipos de células:
-	Células epiteliales alargadas tipo I
	Los neumocitos tipo I son células epiteliales que se van aplanando progresivamente para disminuir el grosor de la zona donde se va a producir el intercambio gaseoso. Hacia la semana 24 de gestación este adelgazamiento del epitelio en la periferia del pulmón donde subyacen los capilares pulmonares da lugar a la formación de una barrera alveolo-capilar de intercambio de gas tan delgada como la del adulto (alrededor de 0.2 μm), y, el área disponible para el intercambio gaseoso permite que algunos prematuros nacidos en este momento de la gestación puedan sobrevivir.
-	Cuboidales tipo II
	Los neumocitos tipo II son las células encargadas de producir una sustancia: el surfactante pulmonar, imprescindible para la función extrauterina pulmonar. Hacia la semana 24 aumentan y ya se pueden observar depósitos de surfactante en forma de cuerpos lamelares en su citoplasma.
Hacia el final de esta etapa la periferia del pulmón esta constituida por sáculos transitorios, de paredes finas, que se han formado gracias a la disminución en la cantidad de mesénquima.
Periodo sacular: 28-36 semanas
Se desarrolla la porción respiratoria propiamente dicha del pulmón, pues empiezan a aparecer los bronquiolos respiratorios que confieren este aspecto sacular que define este periodo.
En los sáculos terminales se ha sustituido completamente el epitelio primitivo por las células especificas del epitelio postnatal: los neumocitos tipo I y II. Cada bronquiolo terminal ha originado tres generaciones de bronquiolos respiratorios, cada uno de los cuales origina una generación de ductos transitorios, los que a su vez generan otros tres sáculos que desembocan en los sáculos terminales.
De este modo aumenta el tamaño de la vía aérea periférica y crece la superficie para el intercambio gaseoso mientras que la pared continúa adelgazándose. En los bordes de los sáculos se disponen pequeñas bandas de elastina y músculo: forman pequeñas crestas que subdividen las paredes. Entre la semana 28 y 32 de gestación, estas crestas se alargan para formar los primitivos alvéolos, con doble red capilar.
En los neumocitos tipo II se observa un aumento del número de cuerpos lamelares que corresponde al aumento de producción de surfactante. Las arterias que irrigan los ductos alveolares se desarrollan desde las 25 semanas hasta los 18 meses después del nacimiento. Los alvéolos comienzan a aparecer después de las 30 semanas y junto a ellos se van desarrollando los pequeños vasos pre y post capilares.
Periodo alveolar: 36 semanas a los 2 y 3 años después del nacimiento
Recientes estudios demuestran la presencia de los alvéolos alrededor de las 32 semanas de gestación, y a las 36 semanas se podría establecer la presencia de los mismos en todo el pulmón pero solo se observan al nacimiento un 25 por ciento de los alvéolos visibles en el adulto, ya que, el periodo se completa alrededor de los dos años de vida.
Los alvéolos son estructuras a modo de saco, con paredes muy finas, en contacto directo con la capilares sanguíneos más finos, y en donde se va a realizar la función pulmonar de intercambio de gases: el oxígeno del aire se capta hacia la sangre y el CO2 sale de la sangre hacia el alvéolo para expulsar del organismo.
Alveolo capilar (intercambio de gases)
El comienzo de esta etapa se define por la aparición de pequeñas prominencias a ambos lados de las paredes saculares, en los puntos donde se depositaron fibras elásticas.
Estas crecen en forma perpendicular al espacio aéreo, dividiendo los sáculos en forma incompleta en unidades menores, los alvéolos, los que también se formarán en menor medida en bronquiolos respiratorios y en los ductos transitorios.

En este período tiene lugar un marcado aumento del número de todos los tipos celulares. Las células mesenquimáticas proliferan, depositando la matriz extracelular necesaria y los neumocitos tipo I y II aumentan su número para delinear las paredes alveolares. Aproximadamente un 85-90 por ciento de la superficie estará recubierta de neumocitos tipo I.		Anatomía patológica en recién nacido del desarrollo pulmonar en la fase alveolar
A medida que se forman nuevos alvéolos, también se forman nuevos capilares por angiogénesis. Por otra parte, se incrementa el tamaño de las venas y arterias proximales, acomodando así el aumento de flujo y volumen sanguíneo al lecho capilar en crecimiento. Los procesos mencionados tienen como resultado un aumento en la superficie de intercambio gaseoso y una preparación de las células de la vía aérea que responderán al ambiente extrauterino. Inicio del desarrollo Este artículo se limita a explicar el desarrollo del sistema respiratorio en mamíferos y particularmente en el ser humano El sistema respiratorio surge como un derivado del divertículo respiratorio, como una envaginación de la pared ventral que se forma en la porción más cefálica delintestino anterior, caudal a lo que será el cuello del hombre. Esta envaginación ocurre aproximadamente entre la 3ºy 4º semana, en el periodo somítico del embrión y en donde ya existen los esbozos de lo que será el futuro sistema digestivo. La evaginación del endodermo forma un brote denominado brote pulmonar, de la cual derivarán los bronquios, bronquiolos y el resto de porciones de lo que son lospulmones. El crecimiento diferenciado que presenta el brote pulmonar, provoca que la comunicación que existía en un comienzo con la porción cefálica del intestino anterior se vaya estrechando de manera tal que finalmente quedan casi completamente separados por el tabique traqueo-esofágico, manteniendo la comunicación sólo en el agujero laríngeo. Cabe mencionar que a pesar que el pulmón y el resto de partes del sistema respiratorio proviene principalmente del tejido endodérmico, muchas porciones celulares provienen del tejido mesenquimático propio de la región cervico-torácica en donde tiene lugar la posición final de los pulmones (vascularización, musculatura lisa,macrófagos etc..). Etapas de desarrollo Fase embrionaria El divertículo respiratorio comunica con el intestino anterior y ulteriormente queda separado del mismo por el tabique tráqueo-esofágico. El primordio respiratorio crece hacia la región caudal y se separa definitivamente del intestino anterior. Se forma un tubo mediano (tráquea), que se bifurca en envaginaciones laterales llamadas yemas pulmonares. El brote derecho se divide en tres ramas y el izquierdo, en dos (bronquios principales). Los bronquios segmentarios se reconocen ya en la sexta semana y los subsegmentarios en la séptima. El mesoderma que rodea el árbol bronquial se diferencia en cartílago, músculo liso y vasos sanguíneos Fase pseudoglandular En la fase pseudoglandular hay bifurcación y capilarización de los segmentos broncopulmonares. Se alcanza el número de generaciones bronquiales que se tiene al nacimiento. Fase canalicular Esta fase empieza a partir de la semanas 18ª a 27ªde gestación. Durante esta fase comienza a formarse el área pulmonar, donde se producirá el intercambio gaseoso. Las vías respiratorias terminales van adelgazando su pared al tiempo que se ramifican y se dividen mediante tabiques internos. Se forman los bronquiolos terminales, los bronquiolos respiratorios y los pequeños sacos alveolares. Las células superficiales epiteliales de las vías periféricas adoptan una forma cuboidal. Las células de los sáculos que darán origen a los alveolos comienzan a diferenciarse en dos tipos: los futuros neumocitos tipo I y tipo II, que son identificables histológicamente ya en las semanas 20-22. Las células de tipo I son las encargadas del intercambio gaseoso, son planas y alargadas y cubren el 95% de la superficie alveolar. Las células tipo II son cuboidales, están implicadas principalmente en la producción, almacenamiento, secreción y recirculación de surfactante, cuya función es la estabilización de la superficie alveolar y la prevención del colapso durante la espiración. Alrededor de la semana 24 ya se observan en los neumocitos tipo II los cuerpos lamelares que contienen el surfactante, pero éste no estará presente en el líquido amniótico hasta unas 4 semanas más tarde, y hasta la semana 30 no se encontrará en cantidad funcionalmente significativa. Simultáneamente, a partir del mesénquima, comienza a formarse la red de capilares que acabará uniéndose al sistema vascular pulmonar. Esta fase culmina con un pulmón primitivo capaz de respirar. Fase sacular Se completa la formación del sistema canalicular bronquíolo-alveolar. Se forman 6 a 7 generaciones de sacos alveolares, se diferencian los neumocitos I, los que alcanzan estrecho contacto con los capilares de los tabiques conjuntivos. En el epitelio de las vías respiratorias se diferencian primero las células neuroendocrinas de Feyrter, similares a las de Kultschisky (7a a 8a semanas); luego en los bronquios, en forma centrífuga, las células ciliadas (9a a 10a semanas) y posteriormente, las caliciformes (13a semana). Sólo después de la aparición de los neumocitos I y II, en los sacos alveolares y alvéolos, se diferencian las células de Clara en los bronquíolos terminales y respiratorios. Los neumocitos I y II se originan a partir de neumoblastos. Las glándulas bronquiales aparecen entre la 8a y 12a semanas de gestación, como brotes del epitelio de revestimiento. Estructuras túbulo-acinares se reconocen en la 25a semana. La producción de secreción mucosa y serosa comienza en la 24a semana y se completa en la 26a semana. El desarrollo de las ramas de la arteria pulmonar sigue el curso de los bronquios, antecede al de las ramas de las arterias bronquiales, es simultáneo con el de las venas pulmonares y se completa alrededor de la 20a semana. Los vasos sanguíneos intraacinares comienzan a desarrollarse a partir de la 16a semana y continúa en la vida posnatal. El desarrollo posnatal del pulmón se caracteriza por la formación de conductos alveolares y de alvéolos maduros. Al momento del nacimiento se estima un número de 20 a 25 millones de alvéolos y una superficie de intercambio gaseoso de 2,8 m². En el adulto se calcula que existen 300 millones de alvéolos y unos 80 m² de superficie de intercambio gaseoso. La maduración pulmonar se alcanzaría por dos mecanismos: multiplicación alveolar y aumento del volumen de los alvéolos en forma proporcional al aumento de volumen de la caja torácica. Procesos post-nacimiento El neonato expulsa el líquido alojado en los alvéolos y lo reemplaza por aire. Continua la maduración y crecimiento pulmonar con un gran aumento en la cantidad de alvéolos durante la niñez, se estima que solo una sexta parte de los alvéolos están presentes al nacer.