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Anatomía del tracto respiratorio inferior en aves domésticas, con énfasis en la respiración. Este manuscrito describe la anatomía del tracto respiratorio inferior en especies de aves domésticas, incluyendo el pollo y la paloma. Las estructuras anatómicas aquí descritas desempeñan un papel importante en la respiración aviar, que es fundamentalmente diferente de la respiración en los mamíferos. Durante la inspiración y la espiración, un flujo de aire caudocraneal continuo está presente dentro de los bronquios terciarios del Paleopulmo, mientras que el Neopulmo, que solo está presente en especies filogenéticamente recientes, se caracteriza por la respiración tidal. Se han descrito diversas estructuras anatómicas y mecanismos aerodinámicos en un intento de explicar el mecanismo de respiración propuesto. El sistema de sacos de aire que es esencial para la respiración aviar generalmente comprende un saco de aire clavicular no pareado y sacos de aire par cervical, craneal y caudal torácico y abdominal. Los últimos son, con mucho, los más grandes y están entrelazados con los órganos abdominales. 1. ANATOMÍA DEL TRACTO RESPIRATORIO INFERIOR 1.1 Livianos 1.1.1 Configuración Los pulmones rosados de las aves se encuentran dorsalmente en el tórax y se extienden entre las primeras costillas y los riñones. En comparación con los mamíferos, los pulmones aviares son relativamente pequeños y menos elásticos. Una sección transversal a través del tórax muestra la forma triangular de los pulmones que se caracterizan por un lado medial ancho y un borde lateral agudo (Figura 1). La superficie dorsal del pulmón muestra muescas formadas por las costillas vertebrales (Figura 2). Ventralmente, los pulmones se apoyan en el tabique horizontal (Figura 1). En la filogenética, las especies de aves recientes, como el pollo y la paloma, cada pulmón consta de dos compartimentos. Como su nombre lo indica, el paleopulmo (Paleopulmo) es filogenéticamente el compartimiento más antiguo. Se encuentra craniodorsal y medial al neopulmo (Neopulmo). Es el compartimento más grande, ya que representa aproximadamente el 75% del volumen pulmonar en la mayoría de las especies de aves (King & McLelland, 1975). Debe notarse que la distinción entre el paleopulmo y el neopulmo es de naturaleza funcional y no puede hacerse por medio de una disección anatómica general. Las características funcionales de ambos compartimentos pulmonares se elaborarán a continuación durante la descripción de los sistemas bronquial y parabronquial. 1.1.2 Sistema bronquial Los bronquios primarios izquierdo y derecho (bronquio primarius) provienen de la bifurcación traqueal y pasan a través de los pulmones desde el craniomedial al caudolateral, que es desde el paleopulmo hasta el neopulmo. Después de dejar el pulmón respectivo caudalmente a través del ostium abdominale, continúan en el saco de aire abdominal respectivo (Figura 2). Como resultado, el bronquio primario se puede dividir en una parte extrapulmonar craneal (pars extrapulmonalis) y una parte intrapulmonar (pars intrapulmonalis). La parte extrapulmonar de cada bronquio primario está compuesta por 16–18 anillos cartilaginosos incompletos que se abren hacia el plano medio. Está revestido por un epitelio ciliar seudoestratificado que contiene algunas células caliciformes. Una capa de músculo liso se puede observar debajo. La parte intrapulmonar del bronquio primario, también conocida como mesobronco, viaja a lo largo de la arteria y vena pulmonar ipsilateral cerca del lado ventral del pulmón (Figuras 1 y 2). A medio camino de su trayectoria intrapulmonar, el mesobronchus se ensancha, formando un vestíbulo. Su pared membranosa está soportada por cartílago hasta este punto (Nickel, Schummer y Seiferle, 1977). El mesobronco también contiene una capa muscular lisa (Barnas, Mather y Fedde, 1978). Varios bronquios secundarios (bronquios secundarii) se ramifican desde el mesobronchus (King & McLelland, 1975). Los bronquios secundarios que se ramifican dentro del paleopulmo pueden, de acuerdo con la topografía de este compartimento pulmonar, agruparse como los bronquios mediales. Los bronquios secundarios del neopulmo se denominan, por consiguiente, bronquios laterales (King & McLelland, 1975; König, Navarro, Mülling, & Liebich, 2007). Además, ambos grupos contienen bronquios que viajan en dirección ventral o dorsal. En consecuencia, se pueden distinguir los bronquios medioventral, mediodorsal, lateroventral y laterodorsal secundario (King, 1979). FIGURA 1 Vistas craneales de secciones transversales anatómicas congeladas a través de la cavidad torácica de una paloma. (a) Espécimen no modificado. (b) Espécimen en el que los sacos de aire se han llenado con goma de látex amarilla. 1 = vértebra torácica, 2 y 2 '= pulmón izquierdo y derecho, 3 = esófago, 4 = bifurcación traqueal, 4' y 4 '' = bronquios primarios izquierdo y derecho en los pulmones respectivos, 5 en (a) = arco aórtico, 6 = saco aéreo torácico torácico (las flechas en (b) indican los divertículos subcordales del saco aéreo clavicular), 7 = corazón, 8 y 8 '= músculo supracoracoideo izquierdo y derecho, 9 y 9' = izquierdo y derecho m. Pectoral, 10 y 10 ′ = izquierda y derecha m. latissimus dorsi. Note la localización dorsal de los pulmones. La punta de flecha en (b) indica la presencia de goma de látex en el esternón, lo que es consistente con la neumatización de esta estructura. Adaptado de Casteleyn et al. (2011) FIGURA 2 Vista medioventral del pulmón derecho de una paloma. El bronquio primario, la arteria pulmonar y la vena pulmonar han sido canulados por los tubos amarillo, rojo y azul, respectivamente. La estructura tubular de los bronquios terciarios es visible en la superficie pulmonar. Punta de flecha blanca completa = conexión directa entre el bronquio primario y el saco de aire abdominal; puntas de flecha blancas vacías = conexiones directas entre los bronquios secundarios lateroventral y el saco de aire abdominal; flecha = conexiones directas e indirectas entre los bronquios secundarios lateroventral y medioventral y el saco de aire torácico caudal; caja = conexiones directas e indirectas entre los bronquios secundarios medioventrales y el saco de aire torácico craneal, oval = conexiones indirectas entre los parabronquios de los bronquios secundarios medioventrales y el saco de aire clavicular; flecha discontinua = conexión directa entre el tercer bronquio secundario medioventral y el saco aéreo torácico craneal; asterisco = conexión directa entre el tercer bronquio secundario medioventral y el saco aéreo clavicular; Flecha con el extremo del bulbo = conexión directa entre el primer bronquio secundario medioventral y el saco aéreo cervical. Adaptado de Casteleyn et al. (2011) Los bronquios secundarios medioventral (bronquios medioventrales) son los primeros cuatro bronquios secundarios que se ramifican desde el mesobronco, a nivel del vestíbulo. Como su nombre lo sugiere, son responsables del suministro de aire de la parte medioventral del pulmón, que consiste enteramente en paleopulmo. Estos bronquios también se conocen como ventrobronchi (Nickel et al., 1977). El primer ventrobronchus tiene una conexión directa con el saco de aire cervical a través de una rama robusta. Además, suministra el saco aéreo clavicular y el saco aéreo torácico torácico por medio de conexiones indirectas formadas por bronquios terciarios o parabronchi. El segundo ventrobronchus está conectado por parabronos a los sacos de aire torácico clavicular y clavicular. El tercer ventrobronchus tiene conexiones directas con estos sacos de aire. El cuarto ventrobronchus tiene conexiones indirectas con los sacos de aire torácico craneal y caudal (King & McLelland, 1975) (Figura 2). Los bronquios secundarios mediodorsales (bronquios mediodorsales), generalmente ocho en número, se separan de la pared dorsal del segmento caudal del bronquioprimario. A medida que atraviesan el paleopulmo en dirección dorsal, también se designan con el término dorsobronchi (Nickel et al., 1977). Estos bronquios secundarios no tienen conexiones con los sacos de aire, pero tienen conexiones indirectas con los bronquios secundarios medioventrales a través de una serie de parabronquios paralelos que se ejecutan de manera craneo central (King y McLelland, 1975). El plano en el cual los parabronquios de los bronquios secundarios medievales y mediodorsales se denominan anastomosis planum, del cual la línea anastomotica es superficialmente visible (King, 1979). Seis bronquios secundarios lateroventral (bronquios lateroventrales), también conocidos como laterobronquios (Nickel et al., 1977), surgen de la pared ventral de la parte caudal de los bronquios primarios y desembocan en el neopulmo. El primer y segundo laterobronchi tienen conexiones directas e indirectas con el saco de aire torácico caudal. Los últimos tres o cuatro laterobronquios tienen conexiones directas con el saco de aire abdominal (King & McLelland, 1975) (Figura 2). Además, las anastomosis parabronquiales están presentes entre los bronquios medioventral y lateroventral secundario, extendiendo lateralmente la línea anastomotica (King, 1979). Finalmente, los bronquios secundarios laterodorsales (bronquios laterodorsales) dejan el segmento caudal del bronquio primario en su pared lateral. La mayoría de las veces comprende cinco bronquios más grandes que están ubicados en la parte craneal del neopulmo y numerosos (aproximadamente 25) bronquios más pequeños que están situados más caudalmente (King y McLelland, 1975). Los bronquios secundarios lateroventral y laterodorsal se anastomosan por medio de parabronchi bien ramificados y ensamblados irregularmente. 1.1.3 Parabronchi Los parabronchi representan numerosos tubos pequeños anastomosados que salen de los bronquios secundarios. En consecuencia, estas estructuras pueden ser llamadas bronquios terciarios. Sin embargo, como algunos parabronquis se ramifican directamente del bronquio principal, debe preferirse el término parabronchi (Nickel et al., 1977). Cerca de los sacos aéreos clavicular, craneal y caudal, torácicos y abdominales, varios parabronquios se unen en conductos más grandes que forman conexiones recurrentes o indirectas con estos sacos aéreos. Tales parabronchi se conocen como saccobronchi o bronquios recurrentes (Nickel et al., 1977). Los parabronquios presentan un diámetro uniforme de 0.5 a 2 mm, según la especie (King & McLelland, 1975; Schummer, 1973) (Figura 3). Como resultado, ocupan más de la mitad del volumen pulmonar (Nickel et al., 1977). El lumen está recubierto por un solo epitelio escamoso que contiene células productoras de surfactante. Las células musculares lisas que se encuentran debajo del epitelio ajustan el diámetro de la luz que presenta numerosas saculaciones pequeñas, llamadas Atria. Estos están delineados por Septa tipo cresta (König et al., 2007; Nickel et al., 1977) (Figura 4). Las aurículas conducen a embudos cónicos (Infundibula) que conducen el aire en pequeños tubos o capilares de aire (Pneumocapillares) (King, 1979). A medida que estas ramas se interconectan entre sí, se forma una red fina con mallas de 3 a 10 μm de ancho (Figura 5). Los capilares del aire están recubiertos por una sola capa de células epiteliales que se asemejan al neumocito de mamífero tipo I y están rodeados por una extensa red de capilares sanguíneos (Maina, 2006) (Figura 6). La eficiencia del intercambio de gases se ve aumentada por las direcciones transversales del aire y los flujos sanguíneos, un proceso fisiológico conocido como efecto de corriente cruzada (Liem, Bevis, Walker y Grande, 2001). FIGURA 3 Vista medial de un molde de corrosión del pulmón derecho de una paloma. (a) El bronquio primario (1) (roto cerca del hilio) da origen a los bronquios secundarios (2), de los cuales surgen numerosos bronquios terciarios (3). En la paloma, estas últimas tienen un diámetro de aproximadamente 0,7 mm. El bronquio primario viaja a lo largo de la arteria pulmonar (a) y la vena (v) que no están llenas de polímero. (b) Un bronquio secundario (2) emite bronquios terciarios (3) de los cuales los atrios son visibles como minúsculas protuberancias del yeso. Adaptado de Casteleyn et al. (2011) 1.2 Sacos aéreos 1.2.1 Definición Los sacos aéreos de las aves sacci pneumatici o sacci aerophori son estructuras avasculares, grandes y neumatizadas, que tienen conexiones con el sistema bronquial, pero no están involucradas en el intercambio de gases. Sin embargo, son invaluables para la respiración en aves, ya que actúan como fuelles que generan un flujo de aire unidireccional orientado cranealmente a través de los capilares de aire del paleopulmo, tanto durante la inspiración como la expiración (Nickel et al., 1977). Además, apoyan la producción de sonido en muchas especies de aves. Además, los sacos de aire regulan la temperatura corporal, disminuyen la densidad de masa volumétrica y redistribuyen el peso durante el vuelo y la natación (Schummer, 1973; Vollmerhaus y Sinowatz, 1992). Sus paredes son transparentes y consisten principalmente en un solo epitelio escamoso que está sostenido por una capa delgada de tejido conjuntivo fibroso y elástico que puede ser complementado localmente con fibras musculares (Nickel et al., 1977). Sin embargo, también hay parches de epitelio ciliado (Bezuidenhout, 2005). Los cuerpos neuroepiteliales que funcionan como mecano y / o quimiorreceptores se distribuyen en las paredes de los sacos de aire. Como estos tienen conexiones con el nervio vagal, se plantea la hipótesis de que los sacos de aire influyen en la respiración (Kubke, Ross y Wild, 2004). El número total de 12 sacos aéreos primordiales que se distribuyen por todo el cuerpo aviar, desde el cuello hasta la cavidad pélvica, se encuentra en la mayoría de las especies de aves reducidas por fusión. Solo, Lari y Ciconiiformes poseen pares de sacos de aire cervical, clavicular lateral, clavicular medial, torácico craneal, torácico caudal y abdominal. Entre las especies de aves domésticas, el mayor grado de reducción está presente en el pavo (Meleagris gallopovo). El número de sacos de aire en esta especie es siete (King & Atherton, 1970). Las palomas y los pollos poseen nueve sacos de aire (Figura 7). Estos incluyen el saco de aire clavicular único y los sacos de aire cervical, torácico craneal, torácico caudal y abdominal apareados (Figura 8). La mayoría de los sacos aéreos tienen una o dos conexiones directas con el bronquio primario o secundario y varias conexiones indirectas o recurrentes con el parabronchi (King, 1966; King & McLelland, 1975). FIGURA 4 Vista estereomicroscópica de una sección transversal a través del pulmón de una paloma. (a) Aumento menor que muestra los bronquios primarios (1), dos bronquios secundarios (2), dos vasos sanguíneos (flechas) y numerosos bronquios terciarios (asteriscos). (b) Mayor aumento de los bronquios terciarios. La pared de cada bronquio terciario (rodeado) presenta numerosos atrios (flecha). Adaptado de Casteleyn et al. (2011) FIGURA 5 Imágenes microscópicas de luz del pulmón de una paloma. (a) Ampliación inferior que muestra el bronquio primario (1), el origen de un bronquio secundario (2) y numerosos bronquios terciarios (3). Observe la presencia de tejido linfoide asociado con bronquios (flechas) en la pared del bronquio primario. Varios vasos sanguíneos (punta de flecha) están dispersos por todo el parénquima pulmonar. (b) Mayor aumento del parénquima pulmonar que demuestra la asociación estrecha entre los bronquios terciarios (3) y los vasos sanguíneos (flechas). (c) Gran aumento de un bronquio terciario. Su pared contiene tejido muscular liso (punta de flecha). Las aurículas (asteriscos) conducen a infundibulos(flechas más largas) que dan acceso a los capilares aéreos (flechas más cortas). Adaptado de Casteleyn et al. (2011) FIGURA 6 Imágenes microscópicas electrónicas de barrido de los modelos de corrosión de los sistemas bronquial (a) y vascular (b) de un pulmón de paloma. (a) Muestra las aurículas (asteriscos), infundibulos (flechas más largas) y los capilares aéreos (flechas más cortas) de un bronquio terciario (3). (b) Visualiza la malla capilar que rodea un bronquio terciario (3). Adaptado de Casteleyn et al. (2011) FIGURA 7 Vista craneal del esqueleto de un pollo joven que muestra la topografía de los sacos de aire que están llenos de polímero naranja. Adaptado de Casteleyn et al. (2010) FIGURA 8 Vista lateral izquierda de un molde de corrosión de los sacos de aire en un pollo joven. Gris = tráquea, amarillo = saco de aire cervical (parte torácica), naranja = saco de aire clavicular, azul = pulmón, rojo = saco de aire torácico craneal, rosa = saco de aire torácico caudal, verde = saco de aire abdominal. Adaptado de Casteleyn et al. (2010) La descripción de los sacos de aire a continuación se basa en las observaciones realizadas en los modelos de corrosión de pollos que fueron descritos anteriormente por Casteleyn, Françoys, Simoens y Van den Broeck (2010). 1.2.2 Saco de aire clavicular El saco aéreo clavicular único, pero bilateralmente simétrico (saccus clavicularis) se ubica cranealventral al corazón y los pulmones (Figura 8). Está casi completamente encerrado por la faja torácica y el esternón (Figura 7). Debido a la presencia de numerosos divertículos, el saco de aire clavicular presenta un aspecto complejo (Figura 9). En general, este saco de aire muestra una parte craneal (pars craneal) y una parte caudal (pars caudalis). La parte craneal puede ser reconocida por el compartimiento central esferoidal (pars centralis) que está situado ventral a la tráquea, syrinx, esófago y las grandes arterias y venas que surgen del corazón y que está flanqueada bilateralmente por un divertículo cónico (pars cranialis sinister et dexter) que se encuentra lateral a la tráquea y apunta en dirección craneal. El compartimento caudal muestra una parte intratorácica y una parte que se encuentra casi enteramente extratorácica. La parte intratorácica contiene el divertículo subcardiacum (syn. Subcordale) y el divertículo supracardiacum (syn. Supracordale), localizado ventral y dorsal al corazón, respectivamente. La parte que se encuentra principalmente extratorácica presenta tres divertículos. Estos incluyen el divertículo coracoidal, axilar y humeral. El divertículo coracoideo cónico (divertículo coracoideo) se encuentra adyacente al divertículo subcordal y neumatiza el hueso coracoideo, de ahí su nombre. El gran divertículo axilar esferoidal (eje del divertículo) rodea la articulación del hombro y consiste en un extratorácico lateral y un fragmento intratorácico medial. Por último, el divertículo humeral (divertículo humano) ingresa al húmero por su foramen neumático. El saco aéreo clavicular está unido al pulmón por conexiones directas e indirectas. La conexión indirecta involucra el parabronchi del primer y segundo bronquios secundarios medioventral (ventrobronchi I y II) que se localizan en la parte cranioventral del pulmón. La conexión directa con el tercer bronquio secundario medioventral (ventrobronchus III) se conoce como el ostium clavicular y se puede ver cerca del hilio del pulmón (King, 1966; Nickel et al., 1977) (Figuras 2 y 3). 1.2.3 Sacos de aire cervical El saco aéreo cervical pareado (saccus cervicalis) está compuesto por una parte central, una parte torácica y otra cervical (Figura 10). La parte central cónica única (pars centralis) se encuentra dorsal a la tráquea en el nivel de la vértebra cervical caudalmost. Está flanqueado bilateralmente por la parte craneal del saco de aire clavicular. El segmento torácico pareado (pars thoracica) se extiende craneocaudally de la penúltima vértebra cervical a la tercera vértebra torácica. Finalmente, el segmento cervical tubular (pars cervicalis) comprende un conducto transversal bilateral (conducto intertransversarius) que llega al atlas y está acompañado por la arteria y la vena vertebrales. Estas estructuras atraviesan el canal transverso óseo (canalis transversarius) que se encuentra dentro de las aberturas en los procesos transversales (foramina transversaria) de las vértebras cervicales consecutivas. De cada uno de los dos conductos, surgen divertículos supramedulares (divertículos supramedullaria) que sobresalen en las aberturas intervertebrales (intervertebralia foramina) entre dos vértebras cervicales consecutivas. Estas protuberancias del saco de aire cervical se encuentran dorsales a la médula espinal, contra los arcos vertebrales. Además de los divertículos supramedulares, varios divertículos vertebrales (divertículos vertebrales) surgen de los conductos transversales y envuelven las vértebras cervicales. El saco aéreo cervical tiene una conexión directa con el primer bronquio secundario medioventral (ventrobronchus I) a través del ostium cervicale. Esta conexión se encuentra en el polo craneal del pulmón, a nivel de la arteria pulmonar (King, 1966) (Figura 2). FIGURA 9 Molde de corrosión del saco de aire clavicular de un pollo joven. (a) Vista ventral que muestra la parte craneal del saco de aire que comprende los segmentos cónicos craneales izquierdo y derecho (1) que flanquean el segmento central no pareado (2), el segmento caudal pareado con su diverticula supracordal intratorácica (3 ') y divertículos subcordales ( 3 ''), los segmentos intratorácico (4 ') y extratorácico (4' ') del divertículo axilar y el divertículo coracoidal (5). (b) Vista lateral que muestra el segmento extratorácico del saco de aire que incluye el divertículo axilar (4 ''), el divertículo subcordal (3 '') y el pulmón (L). El origen del divertículo humeral está indicado por la flecha. Adaptado de Casteleyn et al. (2010) FIGURA 10 Molde de corrosión del saco de aire cervical emparejado. (a) Vista lateral izquierda de los segmentos cervical (1) y torácico (2). La flecha indica la primera costilla. (b) Vista ventrolateral derecha que muestra la extensión craneal del segmento central cónico (asterisco). Las flechas indican sus conductos transversales que conectan los segmentos torácico y cervical. (c) Vista lateral izquierda que muestra el conducto transversal izquierdo (flecha negra) dentro del canal transversal formado y varios divertículos vertebrales (flechas blancas) que se ubican contra los cuerpos vertebrales. (d) Vista dorsal que muestra los divertículos supramedulares (flecha). Adaptado de Casteleyn et al. (2010) 1.2.4 Sacos torácicos El saco de aire torácico craneal emparejado (saccus thoracicus cranialis) se encuentra ventral a los pulmones y caudal a los divertículos subcordales del saco de aire clavicular (Figura 11). Reside en la cavidad subpulmonal (cavum subpulmonale) que está encerrada por la pared corporal y los tabiques oblicuo y horizontal (Nickel et al., 1977). Las conexiones directas e indirectas entre el saco de aire torácico craneal y el primer, segundo y cuarto bronquios secundarios medioventral (ventrobronchi I, II y IV) se localizan en el lado ventral del pulmón. Además, el saco aéreo torácico craneal tiene una conexión directa con el tercer bronquio secundario medioventral (ventrobrochus III) a través del ostium thoracicum craniale, que está situado en el hilio del pulmón (King, 1966; Nickel et al., 1977) (Figura 2). FIGURA 11 Vista lateral izquierda de un molde de corrosión de los sacos de aire torácicos. Los sacos de aire craneal (1 ') y caudal torácico (1'), así como el divertículo subcordal del saco de aire clavicular (2) y el saco de aire abdominal (3) son visibles. Las impresiones delas costillas vertebrales y esternales están presentes en la superficie lateral del pulmón (L) y el saco de aire torácico craneal (1 '), respectivamente. Adaptado de Casteleyn et al. (2010) 1.2.5 Sacos de aire torácicos caudales El saco aéreo torácico caudal pareado (saccus thoracicus caudalis) se coloca caudal a los pulmones y dorsocaudal a los sacos aéreos torácicos craneales dentro de la cavidad subpulmonal (Figura 11). Además, estos sacos de aire están situados lateralmente a las porciones craneales de los sacos de aire abdominales. En el lado caudoventral del pulmón, el cuarto bronquio medioventral (ventrobronchus IV) y el primer bronquio lateroventral (laterobronchus I) tienen conexiones indirectas con este saco de aire. El último bronquio secundario también tiene una conexión directa con el saco de aire torácico caudal junto con el segundo bronquio lateroventral (laterobronco II) a través del ostium thoracicum caudale (King, 1966) (Figura 2). 1.2.6 Sacos de aire abdominal El voluminoso saco de aire abdominal emparejado (saccus abdominalis) se extiende bilateralmente desde el lado caudal de los pulmones hasta la cavidad pélvica (Figura 8). Estos sacos de aire están cubiertos por la pared abdominal y se entrelazan con los órganos abdominales (Figura 12). Como consecuencia, los cilindros de corrosión de los sacos de aire abdominal presentan impresiones de los órganos abdominales, como los riñones en el lado dorsal de cualquiera de los sacos de aire abdominal, el hígado, el proventrículo, la molleja y el bazo en el lado ventral del saco de aire abdominal izquierdo. y los intestinos en la superficie ventral del saco de aire abdominal derecho (Figura 13). Ambos sacos aéreos abdominales presentan tres divertículos dorsales. Los divertículos iliolumbares bilaterales (divertículos iliolumbalia) tienen su origen en el sexto espacio intercostal y están situados en el canal lumbosacro. Los divertículos perirrenales (divertículos perirrenalia) rodean los lóbulos renales separados (Figura 14). Finalmente, los divertículos acetabulares (divertículos acetabularia) abarcan las articulaciones de la cadera (Figura 15). En el lado ventral del saco aéreo abdominal izquierdo, se pueden observar divertículos gástricos (divertículos gástricos) craneal y medial a la molleja (Figura 14). El saco de aire abdominal está conectado directamente con el bronquio primario a través del ostium abdominale, que se encuentra en el borde caudal del pulmón. Ventral a esta conexión, las conexiones directas están presentes entre el saco de aire abdominal y los últimos tres o cuatro bronquios secundarios lateroventral. Estas conexiones se complementan con una conexión indirecta del segundo bronquio secundario lateroventral (laterobronchus II) (King, 1966) (Figura 2). FIGURA 12 Vista caudoventral de los órganos abdominales de un pollo joven en el que los sacos de aire se llenaron con polímero. La molleja (1) y los intestinos (2) se entrelazan con los sacos de aire abdominal (amarillo). Adaptado de Casteleyn et al. (2010) 2. RESPIRACIÓN 2.1 Movimientos respiratorios Los sacos de aire son de la mayor importancia para la respiración en aves. Funcionalmente, los sacos de aire se pueden agrupar en los sacos de aire craneal y caudal. Los sacos aéreos craneales comprenden los sacos aéreos torácicos cervical, clavicular y craneal, mientras que los sacos aéreos torácicos y abdominales caudales pertenecen al grupo caudal (Fitzgerald, 1969). La inspiración en las aves resulta de la presión negativa que se crea en la cavidad torácica por la acción de varios músculos (King y McLelland, 1975). Los músculos inspiratorios más importantes son los mm. intercostales externos, mm. levatores costarum y el m. costosternalis (Baumel, Wilson, & Bergren, 1990). Cuando estos músculos se contraen, las costillas se desplazan cráneolateralmente. En consecuencia, el esternón es empujado en dirección craneoventral. De hecho, las pequeñas articulaciones entre las costillas (excepto el primer par) y la esternocostalia de ossa correspondiente permiten que el esternón se mueva (Liem et al., 2001). Esto resulta en un desplazamiento lateral y ventral de la pared abdominal. Ellos. El longissimus dorsi, que levanta la pelvis, tiene un efecto adicional (Baumel et al., 1990). Como los sacos de aire están parcialmente conectados con las costillas, se expandirán durante la inspiración y, en consecuencia, se llenarán de aire (Bezuidenhout, 2005; Bretz & Schmidt-Nielsen, 1971). La expiración es el resultado de la presión externa que se ejerce sobre los sacos de aire. La disminución del volumen de la cavidad torácica se debe en parte a la contracción de los músculos y en parte a la elasticidad de los tejidos (King & McLelland, 1975). Los músculos espiratorios más importantes son los músculos externos e internos oblicuos y transversales, y los músculos de la cola (es decir, caudofemoralis y mm pubocaudales externus et internus) (Baumel et al., 1990). FIGURA 13 Molde de corrosión de los sacos de aire abdominales de un pollo joven. (a) Vista dorsal que muestra las impresiones de los lóbulos renales craneal, medio y caudal (flechas). (b): Vista ventral que muestra las impresiones del hígado (1), proventrículo (2), bazo (3), molleja (4) y cloaca (5). Las flechas indican los divertículos gástricos. Adaptado de Casteleyn et al. (2010) FIGURA 14 Vista lateral izquierda de los moldes de corrosión de los sacos de aire abdominales (1) en un pollo joven que muestra los divertículos iliolumbar (2), acetabular (3) y gástrico (4). Los divertículos renales están indicados por las flechas. Adaptado de Casteleyn et al. (2010) FIGURA 15 Vista caudodorsal de un esqueleto de un pollo joven en el que los sacos de aire están llenos de polímero. Los divertículos acetabulares (flechas) de los sacos de aire abdominales son claramente visibles. Adaptado de Casteleyn et al. (2010) 2.2 Mecanismo de la respiración aviar.. La respiración en las aves se puede dividir en cuatro fases, es decir, dos ciclos de inspiración y expiración. En primer lugar, se consideran las aves que únicamente poseen el paleopulmo. Durante la inspiración (fase 1), el mayor volumen de aire viaja a través de los bronquios primarios hacia los sacos de aire caudal, sin llenar el pulmón, pero expandiendo estos sacos de aire como resultado de la presión negativa creada por los músculos inspiratorios. Un pequeño volumen de aire viaja a través de los parabronchi del paleopulmo hacia los sacos aéreos craneales (Düring y Elemans, 2016). Durante la posterior espiración (fase 2), el aire presente en los sacos de aire caudal se presiona en los parabronquios de los bronquios dorsales secundarios por la acción de los músculos espiratorios, ventilando así el pulmón de caudalmente a craneal. Durante la siguiente inspiración (fase 3), el aire dentro del pulmón es aspirado hacia los sacos de aire craneal, al establecerse nuevamente una presión negativa. Finalmente, en la siguiente etapa de espiración (fase 4), el aire dentro de los sacos de aire craneal se evacua a través de los bronquios primarios hacia la tráquea y las otras vías respiratorias superiores. Debe notarse que se ejecutan dos ciclos respiratorios antes de que una partícula de aire inhalado salga del cuerpo nuevamente. En otras palabras, durante cada inspiración, las dos fases 1 y 3 se ejecutan, mientras que las fases 2 y 4 se ejecutan simultáneamente durante cada vencimiento. Como resultado, el tejido respiratorio se ventila continuamente en dirección caudocraneal, tanto durante la inspiración como durante la espiración (König y Liebich, 2001). En especies que poseen un neopulmo, solo una parte del aire inhalado pasa a través del bronquio primario hacia el saco aéreo abdominal, mientras que la otra parte viaja en dirección cráneo-caudal a través de los parabroncos del neopulmo durante la fase1 (fase inspiratoria del primer ciclo). Como resultado, el aire que está presente en los sacos de aire caudal al final de la primera fase se ha desoxigenado parcialmente en el neopulmo. En la segunda fase (fase espiratoria del primer ciclo), el aire es expulsado de los sacos de aire caudal y pasa nuevamente a través del parabronchi del neopulmo, aunque ahora en dirección caudocraneal. Debido al colapso del bronquio primario durante la espiración (ver más adelante), ningún aire expulsado de los sacos de aire caudal puede pasar a través del bronquio primario para salir directamente del cuerpo. El neopulmo se caracteriza así por una respiración tidal, bidireccional y discontinua. Las aves inactivas presentan solo ventilación neopulmónica. Simultáneamente con las fases 1 y 2, se ejecutan las fases 3 y 4, pero estas no tienen influencia en la ventilación del neopulmo. En reposo, la diferencia en la presión del aire entre los bronquios medioventral y mediodorsal secundario es demasiado baja para permitir la ventilación del paleopulmo. Durante la actividad, el aire que viaja en dirección caudocraneal a través del neopulmo entra en el parabronchi del paleopulmo antes de dejar al animal a través de la tráquea. En la figura 16 se presenta un esquema de la respiración en aves. 2.3 El enigmático (uni) flujo de aire direccional. Las reconstrucciones tridimensionales del sistema respiratorio aviar y las simulaciones por computadora han confirmado la hipótesis de Hazelhoff (1951) de que un flujo de aire unidireccional de orientación craneal está presente en el paleopulmo durante la inspiración y la expiración (König et al., 2007; Maina, 2006; Maina , Singh, & Moss, 2009; Moyes & Schulte, 2008; Salomon & Krautwald-Junghanns, 2008). Durante muchas décadas, los investigadores han desconcertado sobre los posibles mecanismos que podrían ser responsables de este flujo de aire unidireccional. Aunque la existencia de válvulas anatómicas ha sido hipotetizada (Bethe, 1925; Brandes, 1924; Dotterweich, 1930; Vos, 1934), nunca se han observado (Dotterweich, 1936; Duncker, 1971; Jones, Effmann, & Schmidt-Nielsen, 1981; Rey, 1966). En cambio, se han detectado estructuras que pueden ajustar el diámetro de las vías respiratorias (Maina, 2002). Solo craneal a la ramificación del primer bronquio secundario medioventral, una protuberancia está presente en la pared del bronquio primario que es más grande en el caso de la respiración tranquila en comparación con la respiración de alta frecuencia (Wang, Banzet, Butler y Jenkins, 1992) . Este acelerum segmentario podría estar compuesto de tejido eréctil, ya que contiene numerosos vasos sanguíneos (Maina, 2002). Cuando el tejido se hincha, el aire se desvía de las aberturas de los bronquios secundarios y fluye directamente hacia (el neopulmo y) los sacos de aire caudal (Schied, Slama y Piper, 1972). FIGURA 16 Representación esquemática de los patrones de flujo de aire durante la inspiración y espiración en especies de aves que contienen un neopulmo Como algunas especies, como el avestruz (Struthio camelus), carecen de acelerantes segmentarios, otros mecanismos podrían desempeñar un papel en el establecimiento del flujo de aire unidireccional (Maina, 2006). Cualquier cambio en el flujo de aire puede ser causado por ajustes de todo el diámetro de los bronquios. El tejido subepitelial de la parte extrapulmonar del bronquio primario es rico en tejido neuronal que es sensible a los cambios en la composición del aire (Bower, Parker y Molony, 1978). Además, las células del músculo liso que rodean las aberturas de las aurículas parabronquiales reaccionan a los cambios en la concentración de dióxido de carbono del aire (Barnas et al., 1978; Molony, Graf y Schied, 1976). Finalmente, la compresión dinámica podría jugar un papel. En principio, el diámetro del bronquio primario depende de la diferencia entre la presión del aire interior y la presión exterior que ejerce el saco de aire torácico caudal que está situado caudoventral al pulmón. Como tal, el bronquio primario, especialmente la parte caudal al vestíbulo que está desprovisto de cartílago, puede colapsar durante la espiración, forzando el aire de los sacos de aire caudal hacia el parabronchi paleopulmónico (después de haber pasado por el neopulmo cuando está presente), mientras que el aire de los sacos de aire craneal no puede fluir caudalmente en el bronquio primario, pero solo puede fluir cranealmente y salir del pulmón a través de la tráquea (Brown et al., 1995). Schied et al. (1972) han demostrado que el flujo de aire permanece unidireccional en los pulmones fijados, lo que implica que los cambios dinámicos en las vías respiratorias no son los únicos responsables del patrón de flujo único en las aves. Además, el diámetro de las vías aéreas no presenta ningún cambio durante la respiración fisiológica (Jones et al., 1981), lo que contradice el principio de compresión dinámica. Como resultado, el flujo de aire unidireccional a través del paleopulmo parece ser el resultado de un desequilibrio de presión entre los sacos de aire craneal y caudal (Brackenbury, 1971, 1972; Maina et al., 2009). Durante la inspiración, los sacos de aire craneal y caudal se llenan de aire como resultado de la presión negativa creada por los músculos inspiratorios. Sin embargo, en cualquier momento durante la inspiración, la presión en los sacos de aire caudal es ligeramente mayor en comparación con la de los sacos de aire craneal. De hecho, los sacos de aire caudal y especialmente los sacos de aire abdominal se llenan de impulsor cuando se encuentran en línea con el bronquio primario (Keuthe, 1988). Esto resulta en un flujo de aire unidireccional caudocraneal a través de los bronquios terciarios paleopulmónicos durante la inspiración. Durante la espiración, la presión ejercida sobre los voluminosos sacos de aire caudal es mucho mayor en comparación con los sacos de aire craneal. Como consecuencia, se establece un flujo de aire unidireccional caudocraneal en el paleopulmo (Brackenbury, 1972). Por lo tanto, las diferencias en la presión del aire entre los sacos de aire y la velocidad del flujo de aire determinan la cantidad y la distribución del aire que fluye a través de los bronquios. Este principio se llama válvula aerodinámica (Keuthe, 1988). En resumen, se evita que el aire fluya directamente hacia los sacos de aire craneal durante la inspiración, mientras que se evita la salida directa de aire a través del bronquio primario durante la expiración (Düring y Elemans, 2016). CONCLUSIONES La respiración en las aves es fundamentalmente diferente de la respiración de los mamíferos. Durante todo el ciclo respiratorio, un flujo de aire caudocraneal continuo está presente dentro de los bronquios terciarios del paleopulmo. En contraste, el neopulmo se caracteriza por un flujo de aire de marea. Se han descrito varias estructuras anatómicas que desempeñan un papel en el establecimiento del flujo de aire unidireccional a través del paleopulmo. Sin embargo, las diferencias en la presión del aire entre los sacos de aire craneal y caudal parecen ser las más importantes.
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