La función primordial del pulmón cual es proveer oxígeno y eliminar bióxido de carbono es bien conocida y los efectos de la falla en el cumplimiento de este cometido han sido lo suficientemente estudiados.
 

Sin embargo, el pulmón parece tener otras labores no menos importantes y críticas. Como centro de numerosos procesos metabólicos, el pulmón regula y modifica las funciones de otros órganos. Muchas de estas actividades metabólicas son esenciales para el correcto intercambio gaseoso a este nivel. Por ejemplo, la producción de surfactante es primordial para el intercambio adecuado de gases.

Otras actividades, como la remoción de serotonina del torrente circulatorio o la activación de la angiotensina I, pueden regular o modificar las funciones hemodinámicas del organismo. Así mismo, algunas neoplasias pulmonares se asocian con respuestas endocrinas elevadas. Anomalías de la actividad metabólica pulmonar pueden, en ocasiones, tener implicaciones patofisiológicas para algunos sistemas como el cardiovascular y renal, por citar los dos principales.

1. Estructura celular del pulmón

Con el uso de la microscopia electrónica y la aplicación de las técnicas histoquímicas, radioautográficas y biomoleculares se pudo elucidar la fina estructura del pulmón y su correlación con sus funciones. Con la utilización de diferentes substratos específicos y coenzimas se logró demostrar con claridad lo que acontece a nivel de ese órgano, como, por ejemplo, las enzimas oxidativas se concentran en el epitelio bronquial y ciertas células alveolares, particularmente en el macrófago y la célula epitelial alveolar (neumocito II).

1.2. Epitelio alveolar

El pulmón en su área alveolar presenta un epitelio contínuo formado por dos tipos de células de origen endodérmico que se adosa al epitelio cúbico de los bronquiales. (1,2) La mayor parte de la superficie alveolar (95%) está ocupada por los neumocitos de tipo I, células grandes y de finísimas prolongaciones citoplasmáticas, no visibles al microscopio óptico, que recubren, en parte, a las otras células alveolares.

Estas finas prolongaciones, prácticamente desprovistas de organoides citoplásmicos, en especial de mitocondrias, presentan una gran fragilidad ante las agresiones externas. Los neumocitos II, denominados también granulares, o células de corner tienen un citoplasma rico en mitocondrias, retículo endoplásmico, complejos de Golgi, cuerpos multivesiculares e inclusiones lamelares o smiófilas ricas en fosfolípidos. Estas células alveolares son muy activas en la biosíntesis y secreción del surfactante(2).

1.3. Surfactante

Esta sustancia constituida por una o varias lipoproteínas complejas que contienen entre un 5 y 10% de proteínas específicas, sintetizadas por los neumocitos II, es capaz de disminuir considerablemente la tensión superficial de las soluciones acuosas. (3) La principal fracción lipídica del surfactante está constituida por lecitinas saturadas y en particular por la dipalmitolfosfatidilcolina; también se han encontrado otras muchas moléculas lipídicas más o menos tensioactivas. El predominio de los fosfolípidos saturados es muy notorio en el surfactante.

Esta particularidad hace a esta sustancia más resistente a las oxidaciones y constituye una excelente forma adaptativa al ambiente alveolar rico en O2. La biosíntesis del surfactante se efectúa a partir de precursores sanguíneos. Las células endoteliales capilares captan e hidrolizan en un sólo transito entre el 10 y el 30% de los lípidos circulantes, especialmente los triglicéridos y el colesterol. La síntesis se realiza, por tanto, a partir de los ácidos grasos o de sus precursores, glucosa y acetato. Los neumocitos II son las principales células secretoras de surfactante, pero es posible que las células Clara segreguen en los bronquiolos sustancias similares que podrían contribuir a la estabilidad bronquial. Por su parte, los macrófagos alveolares también están en la capacidad de sintetizar dipalmitolfosfatidilcolina. La deficiencia del surfactante o su inactivación por líquidos de aspiración producen inestabilidad alveolar, microatelectasias, aumento del trabajo respiratorio y, eventualmente, edema pulmonar.

1.4. Células traqueales y bronquiales

La tráquea y los bronquios están revestidos por un epitelio ciliado de varias filas, que disminuye de altura hacia la periferia, a medida que se van modificando los bronquios. Se diferencian los tipos diferentes de células en la superficie epitelial: células basales, células ciliadas y células caliciformes. (2)

1.4.1. Células basales

Son aquellas que se encuentran en la zona inferior del epitelio cerca de la lámina basal y no alcanzan la superficie epitelial. Tienen por lo general, forma de pirámide y están unidas con las células cilíndricas limítrofes mediante prolongaciones digitadas de sus membranas celulares y desmosomas. Las células basales son las células originales del epitelio. Son células indiferenciadas, de las que se puede originar otras células epiteliales, como las ciliadas y las caliciformes. (2)

1.4.2. Células ciliadas

Son las células predominantes del epitelio traqueal y bronquial; asentadas en la lámina basal abarcan por entre las células basales, la superficie epitelial. Característica principal de estas células son los cilios que recubren su superficie y que no son más que porciones móviles del citoplasma. Estos cilios vibran con una frecuencia de 12 a 14 veces por segundo, asegurando con ello el transporte contaminado de las secreciones orientado en dirección oral a la vez que revisten las vías respiratorias como un tapiz.

1.4.3. Células caliciformes

Son células que producen moco denominadas caliciformes debido a su estructura similar a un cáliz. Se asemejan a las células caliciformes del intestino, aunque presentan una forma más estrecha y alargada, en correspondencia con la altura del epitelio. Al igual que las células ciliadas, alcanzan la membrana basal mediante estrechas prolongaciones entre las células basales al tiempo que se adhieren a aquella. El número de células caliciformes disminuye en dirección de los bronquiolos; generalmente representan éstas formas aisladas, envueltos por una corona de células ciliadas, aunque en ocasiones pueden aparecer en pequeños grupos.

1.5 Células libres

Entre las células libres intra-alveolares, la variedad principal son los macrófagos, las células clásicas que hacen del pulmón uno de los colectores de sustancias y elementos extraños más eficaces.

1.5.1. El macrófago alveolar (4)

Los macrófagos intra-alveolares son células de gran tamaño, redondas generalmente, que poseen un abundante citoplasma rico en hierro, con núcleo excéntrico con muescas y numerosas microvillocidades en la periferia. El origen del macrófago alveolar está bien elucidado. Como los otros macrófagos, el alveolar proviene de la médula ósea (promonocito) y los monocitos de origen sanguíneo.

De todas formas, el macrófago sufre una maduración a nivel del parénquima pulmonar (el calcio, el magnesio favorecen la adherencia del macrófago a la pared alveolar). En cuanto a la actividad metabólica, es necesario señalar dos características: la presencia de inclusiones de tipo variado (góticas lipídicas, figuras mielínicas, detritos celulares) testimonios de las propiedades fagocíticas de esta célula.

Aunque el macrófago alveolar no es apto para sintetizar lecitina, interviene en el metabolismo lipídico siendo considerado por algunos como el "cementerio" del surfactante. De otra parte, la riqueza en lisosomas demuestra la actividad intensa de la fosfatasa ácida del macrófago. La diferencia entre los macrófagos proviene de su mayor o menor contenido de enzimas. La secreción de enzimas lisosomales está ligada a factores ambientales.

Dannenberg identificó nueve categorías de enzimas: proteasa, esterasa, fosfatasa ácida, ribonucleasa, desoxirribonucleasa, lipasa, beta-glucosidasa, beta-galactosidasa y lisosoma. Demoulin, posteriormente, aumentó las categorías a veinte. Sin embargo, el macrófago alveolar es el centro de los mecanismos de defensa del pulmón. Actúa muy rápidamente y asegura la esterilidad de las vías aéreas subglóticas. Esta actividad es sorprendente teniendo en cuenta toda la producción que nos rodea y que inhalamos continuamente. Cada una de las sustancias extrañas se enfrenta a un macrófago alveolar sin que lo pueda evitar.

Es importante tener en cuenta que la actividad bacterial del macrófago varía de acuerdo a los microorganismos a los cuales debe enfrentarse. Es así como la Candida albicans desaparece más rápidamente que el Aspergilus fumigatus. Se ha evidenciado en la superficie del macrófago la existencia de receptores Fc para las IgG y C3b que incrementan la actividad bactericida. Adicionalmente, la actividad macrófágica puede ser desencadenada con la intermediación de la vía alterna del complemento, en ausencia de una reacción de las células inmunocompetentes. Todas las sustancias capaces de provocar una secreción de hidrolasa por los macrófagos son susceptibles de activar la vía alterna del complemento (asbesto). Esta activación conlleva la separación del C3 que, a su vez, da origen al C3b, el cual estimula la secreción de hidrolasa por los macrófagos. Estas células fagocíticas intervienen también en la defensa antiviral, por su capacidad de producir interferón. (5)

Pero el macrófago no tiene una acción específica. Es cierto que desestimula la invasión e impidiendo la penetración de partículas en los ganglios linfáticos y los espacios intersticiales, recurre a los linfocitos para desencadenar el mecanismo inmunológico eficaz que es incapaz de asegurar por sí sólo. La acción del macrófago alveolar se inhibe por los oxidantes, el humo de cigarrillo, las globulinas anti-linfocitarias, los corticoides, los inmunosupresores y ciertos virus. En fin, los macrófagos alveolares son anatómica y fisiológicamente diferentes de los otros macrófagos (como los macrófagos peritoneales o las células de kuppfer del hígado) incluso porque son los que más oxígeno consumen. Sin embargo, son menos agresivos.

1.5.2. Los linfocitos alveolares

Son muy bien conocidos en el hombre que desde la utilización de los lavados broncoalveolares adquirieron importancia. Como los otros linfocitos del organismo, intervienen en la activación del macrófago alveolar. En la persona normal, su porcentaje varía entre el 18 y el 21%, pero su número puede aumentar considerablemente en ciertas condiciones patológicas. Por el contrario, en los fumadores, el porcentaje de las células linfocíticas puede disminuir (alrededor del 7%) mientras que el de los macrófagos aumenta hasta alcanzar un 92%. El estudio de las subpoblaciones linfocitarias muestra normalmente un porcentaje más importante para los linfocitos T (47% en promedio) mientras que los linfocitos B alcanzan un 25% en promedio.

1.5.3. Las otras células

Su número es muy escaso (1 al 3%) aunque pueden incrementarse bajo ciertas condiciones patológicas. Es el caso de los mastocitos y los basófilos y, en ciertas ocasiones, el de los eosinófilos. Estos últimos que se caracterizan por sus granulaciones acidofílicas que contienen una proteína básica mayor (MBP) son atraídos por el leucotrieno B4. Su papel se centraría en una labor reguladora (por inactivación) de los mediadores químicos, gracias a sustancias específicas como la asulfatasa, una histaminasa y la fosfolipasa D, o una perpetuadora de la inflamación secundaria a fenómeno y/o patologías inmunológicas (asma, por ejemplo)