1. ¿Qué señal recibe el cuerpo cuando nos falta el aire?
La velocidad de nuestra respiración la controla un centro situado en la parte inferior del cerebro, llamado bulbo raquídeo. Este centro regula la respiración de forma automática al recibir señales sobre el estado de la sangre, ordenando acelerar o frenar el ritmo [4].
Entre todas las señales, la más potente es el aumento de dióxido de carbono en la sangre arterial. Le siguen otros factores como la acidez de la sangre (bajada del pH), el aumento de la temperatura corporal, el ejercicio físico y, en menor medida, la falta de oxígeno [4].
Por lo tanto, el principal estímulo para respirar más rápido no es la escasez de oxígeno, sino el exceso de dióxido de carbono. No obstante, la sensación de ahogo es compleja y aún se debate; aunque el dióxido de carbono es la alarma principal, existen sensores específicos para el oxígeno [4][4].
2. Los sensores que vigilan el oxígeno y el dióxido de carbono
Los sensores que envían información al centro respiratorio se llaman quimiorreceptores. En el bulbo raquídeo se encuentran los quimiorreceptores centrales, que reaccionan principalmente al aumento de dióxido de carbono. Por otro lado, en el cuello, cerca de las arterias carótidas, están los quimiorreceptores periféricos, que reaccionan fuertemente a la caída de la presión parcial de oxígeno [4].
Esto significa que el cuerpo tiene sensores separados: unos vigilan el dióxido de carbono y otros el oxígeno. Aun así, la percepción exacta de la dificultad para respirar sigue siendo un tema de discusión científica [4].
Curiosamente, el aire que exhalamos sigue conteniendo oxígeno. El aire que inhalamos tiene aproximadamente un 21 % de oxígeno, y el que expulsamos conserva una cantidad considerable. Si solo usamos una pequeña parte, ¿por qué debemos seguir respirando sin descanso? [4]
3. El oxígeno es el último paso para obtener energía en las células
La verdadera razón para respirar no está en los pulmones, sino dentro de cada célula del cuerpo. Se distingue entre la respiración externa (intercambio de gases en los pulmones) y la respiración celular, que es el proceso interno donde las células extraen energía (ATP) a partir de los nutrientes; el oxígeno participa al final [4].
Cuando se descompone la glucosa, la primera etapa ocurre en el citoplasma y no usa oxígeno. Las reacciones siguientes ocurren en las mitocondrias, pequeñas estructuras dentro de la célula. En la última etapa, llamada cadena de transporte de electrones, el oxígeno actúa como el receptor final de los electrones, formando agua [4].
Piensa en esto como una carrera de relevos de electrones: el oxígeno es el último corredor. Sin receptor final, el relevo se atasca. Aunque el oxígeno no es la energía en sí, su presencia permite que el proceso continúe. Antiguamente se enseñaba que una molécula de glucosa produce 38 moléculas de ATP, pero las estimaciones recientes sugieren que, dependiendo de las condiciones, el número ronda los 30 [4].
4. Las células también sienten la cantidad de oxígeno
No solo los sensores del cuello detectan el oxígeno. En 2019, el Premio Nobel de Fisiología o Medicina fue otorgado a Kaelin, Ratcliffe y Semenza por descubrir cómo las células responden a la falta de oxígeno [4].
Dentro de las células existe una proteína llamada HIF. Cuando hay suficiente oxígeno, la HIF recibe una marca que la hace destruirse rápidamente. La enzima que pone esa marca necesita oxígeno para funcionar; por lo tanto, si el oxígeno baja, la marca no se pone y la cantidad de HIF aumenta [4].
Al aumentar la HIF, se activan genes que producen hormonas como la eritropoyetina, que ayuda a crear más glóbulos rojos. Esto inicia el proceso de adaptación del cuerpo a ambientes con poco oxígeno. Esta explicación detallada proviene de artículos divulgativos sobre el premio Nobel [4].
5. ¿Cómo obtienen oxígeno los insectos, los peces y los calamares?
La forma de captar oxígeno varía mucho entre animales. Los insectos toman aire a través de orificios en su superficie llamados espiráculos, y lo distribuyen por todo el cuerpo mediante tubos ramificados llamados tráqueas. Justo detrás de los espiráculos hay válvulas que pueden abrirse y cerrarse [4].
Algunos insectos cierran sus espiráculos durante horas o días, respirando de forma intermitente. Una teoría sugiere que esto evita la pérdida de agua, mientras que otra, propuesta en 2005, indica que sirve para evitar la toxicidad del oxígeno (radicales libres). No hay consenso definitivo sobre cuál es la razón única [4].
Las branquias de los peces tienen pliegues con gran superficie. El agua y la sangre fluyen en direcciones opuestas (flujo contra-corriente), lo que permite una captura eficiente de oxígeno [4]. En cambio, los calamares, pulpos, camarones y cangrejos transportan el oxígeno con hemocianina, una proteína que contiene cobre en lugar de hierro, y se vuelve azul al unirse al oxígeno [4].
Aunque las herramientas sean distintas, el objetivo final es el mismo: usar el oxígeno como receptor final dentro de las células [4].
6. Cuenta tus respiraciones para entender las señales del cuerpo
Puedes experimentar esto en casa. Siéntate y cuenta cuántas veces respiras en 1 minuto. Cuenta como una respiración el ciclo de inhalar y exhalar. Puedes pedir a un adulto que te ayude con el cronómetro [4].
Luego, haz ejercicio suave en el sitio, como marchar en el lugar, durante unos 30 segundos. Inmediatamente después, vuelve a contar tus respiraciones durante 1 minuto. ¿Aumentó el número? El ejercicio es uno de los estímulos que aceleran la respiración [4].
No hace falta aguantar la respiración; si te encuentras mal, detente. Para entender mejor cómo las células sienten el oxígeno, puedes consultar artículos científicos resumidos en portales de divulgación [4].
La frecuencia con la que respiramos revela qué está pasando dentro de tu cuerpo. Parte de la respuesta está en las señales del bulbo raquídeo y en la proteína HIF dentro de tus células [4][4].