Función de la tráquea
La tráquea de los mamíferos tiene un patrón en el eje dorsal-ventral. El músculo liso está presente en la cara dorsal de la tráquea, mientras que los anillos cartilaginosos en forma de C están situados en la cara ventral. Esta disposición permite la flexibilidad durante la inspiración y evita el colapso de las paredes de la tráquea durante la espiración. Se desconoce cómo se establece el patrón traqueal; además, no se ha identificado la fuente de las células progenitoras que dan lugar al músculo o al cartílago traqueal. La alteración del patrón traqueal se observa en discapacidades congénitas como la malacia de las vías respiratorias. En la traqueobroncomalacia (TBM), las paredes de la tráquea y los bronquios son blandas debido a la falta de cartílago. Otras afecciones que afectan al cartílago y al músculo de la tráquea, como los anillos traqueales completos (CTR) o las mangas traqueales, también son el resultado de un patrón traqueal anormal. Aunque estas afecciones se asocian a una elevada morbilidad, no se conocen bien las causas de los MTC y los RCT en los pacientes humanos. Nuestro objetivo es definir los mecanismos moleculares que subyacen a la diferenciación y organización de los condrocitos y miocitos traqueales.
Carina de la tráquea
La tráquea, también conocida como la tráquea, es un tubo cartilaginoso que conecta la laringe con los bronquios de los pulmones, permitiendo el paso del aire, por lo que está presente en casi todos los animales que respiran aire y tienen pulmones. La tráquea se extiende desde la laringe y se ramifica en los dos bronquios primarios. En la parte superior de la tráquea, el cartílago cricoides la une a la laringe. La tráquea está formada por una serie de anillos en forma de herradura, unidos verticalmente por ligamentos superpuestos, y por el músculo traquealis en sus extremos. La epiglotis cierra la apertura de la laringe durante la deglución.
La tráquea comienza a formarse en el segundo mes de desarrollo del embrión, haciéndose más larga y fija en su posición con el tiempo. Se trata de un epitelio revestido de células en forma de columna que tienen prolongaciones en forma de pelo llamadas cilios, con células caliciformes dispersas que producen mucinas protectoras. La tráquea puede verse afectada por una inflamación o una infección, normalmente como resultado de una enfermedad vírica que afecta a otras partes del tracto respiratorio, como la laringe y los bronquios, llamada crup, que puede dar lugar a una tos perruna. La infección por bacterias suele afectar sólo a la tráquea y puede provocar un estrechamiento o incluso una obstrucción. Al ser una parte importante del tracto respiratorio, cuando se obstruye la tráquea impide que el aire entre en los pulmones, por lo que puede ser necesaria una traqueotomía si la tráquea está obstruida. Además, durante la cirugía, si se requiere ventilación mecánica cuando la persona está sedada, se introduce un tubo en la tráquea, lo que se denomina intubación.
Cartílago en forma de C
La tráquea mantiene su rigidez gracias a una serie de anillos cartilaginosos dispuestos a lo largo de su longitud, denominados anillos cartilaginosos en forma de C. Estos anillos evitan que la tráquea se colapse durante la ausencia de aire y también la protegen. Estos anillos estabilizan la tráquea y la mantienen rígida, al tiempo que permiten que la tráquea se expanda en longitud cuando la persona respira.
El cartílago es un tejido fuerte pero flexible. Suele haber entre 16 y 20 cartílagos individuales. Estos cartílagos en forma de C están apilados uno encima de otro y están abiertos en la zona en la que la tráquea está más cerca del esófago.
Cartílago traqueal
A pesar de la suposición predominante de que las paredes de la tráquea son lisas en la investigación de la dinámica de los fluidos respiratorios, investigaciones recientes han demostrado que los anillos cartilaginosos de la tráquea y los bronquios principales tienen un efecto significativo en el comportamiento del flujo y en la deposición de partículas. Sin embargo, no hay suficiente información detallada sobre la física subyacente de la interacción entre los anillos cartilaginosos y el flujo.
Este estudio presenta una observación experimental de un modelo simplificado basado en Weibel de la tráquea y los bronquios humanos con anillos cartilaginosos. Se utilizó un modelo transparente y métodos de ajuste del índice de refracción para observar el flujo, especialmente cerca de la pared. El flujo se sembró con trazadores para realizar una velocimetría de imagen de partículas y una velocimetría de seguimiento de partículas para cuantificar el efecto que tienen los anillos en el flujo cerca de las paredes de la tráquea y los bronquios. Los experimentos se llevaron a cabo con una velocidad de flujo comparable a un estado de reposo (número de Reynolds basado en la tráquea de ReD = 2650).
Los resultados presentan un fenómeno hasta ahora desconocido en las cavidades entre los anillos cartilaginosos: se observa una pequeña recirculación en el lado ascendente de las cavidades a lo largo de la tráquea. Esta recirculación se debe al gradiente de presión adverso creado por la expansión, que atrapa las partículas dentro de la cavidad del anillo, lo que afecta al tratamiento de los pacientes que sufren enfermedades pulmonares y otras afecciones respiratorias.
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