La tráquea es el conducto que comunica la laringe (a nivel de la sexta o séptima vértebra en humanos) con los bronquios primarios (cuarta o quinta vértebra en humanos), permitiendo el paso del aire desde el exterior a los pulmones. En humanos mide de 10 a 15 cm de longitud y unos 1,5 a 2,5 cm de diámetro. Histológicamente está formada por mucosa, submucosa, capa cartilaginosa y adventicia.
La mucosa está formada por un epitelio pseudoestratificado ciliado, que es pseudoestraficado columnar en humanos. Este epitelio posee tres tipos principales de células: ciliadas, mucosas y basales. Las ciliadas son las más abundantes y cada una de ellas tiene más de 200 cilios, los cuales desplazan la capa de moco que cubre la superficie, y cualquier partícula que haya en esta capa, hacia la laringe. Por tanto, se encargan de limpiar los pulmones de partículas que entran durante la respiración. Las células caliciformes o mucosas se encargan de segregar la capa de moco que recubre la superficie de los conductos respiratorios. Las células basales actúan como células madre, a partir de las cuales se reemplazan las células del epitelio que van muriendo. Como el epitelio traqueal está expuesto al exterior es propenso a sufrir daños y por tanto necesita renovarse constantemente. Las células basales se caracterizan por expresar el marcador Trp-63, además de la citoqueratinas 5 y 14. En ratones las células basales sólo se encuentran en la tráquea, pero en humanos se pueden encontrar en todos los conductos respiratorios, incluidos los bronquios más pequeños. Un tipo de célula madre diferente se ha identificado en los conductos glandulares que liberan a la tráquea de ratones.
Existen otros tipos de células mucho menos frecuentes en el epitelio traqueal, como son las células en cepillo y las células de granos pequeños; las primeras son receptores y las segundas productoras de hormonas. Las células en cepillo son células aisladas y quimiosensoras. Estas células poseen microvellosidades con vilina y fimbrina. Se han caracterizado células en cepillo que expresan vías de señalización provocadas por el sabor amargo. Estas células se llaman células en cepillo colinérgicas porque transmiten esta información al sistema nervioso, y son capaces de alterar el ritmo de la respiración. Protegen al sistema respiratorio mediante la vigilancia del fluido interno de la tráquea. Las células neuroendocrinas son similares a las enteroendocrinas del intestino. Bajo el epitelio se sitúa una lámina basal más gruesa que en otros tipos de epitelios.
La lámina propia de la mucosa está formada por conectivo laxo, con una gran cantidad de células. Es frecuente ver linfocitos y otras células del sistema inmune. También se observa abundante tejido linfático. El límite entre la mucosa y la submucosa se puede apreciar a veces porque es una lámina con abundancia de fibras elásticas, aunque hay que usar tinciones específicas para ponerla de manifiesto.
La submucosa, al contrario que en otros órganos, es conectivo laxo, con un aspecto similar al de la lámina propia de la mucosa. Por ello es difícil distinguir el límite entre mucosa y submucosa. En esta última se encuentran los vasos sanguíneos y linfáticos principales, así como las porciones secretoras de algunas glándulas mucosas y mixtas.
El cartílago de la tráquea está formado por anillos incompletos en forma de C. La abertura de dicho anillo está situada en la parte posterior de la tráquea. En humanos hay de 16 a 20 de estas medias lunas. Permiten que la tráquea sea flexible y además impiden que se oblitere el canal aéreo. El tipo de cartílago es hialino. En la zona incompleta del anillo de cartílago se suele encontrar músculo liso dispuesto de forma transversal, aunque en algunas puede tener orientación longitudinal Estos paquetes musculares están anclados a ambos extremos de las semilunas de cartílago. Tanto el cartílago como el músculo transversal están embebidos en tejido conectivo.
Hay porciones secretoras de glándulas sero-mucilaginosas localizadas entre el cartílago y la capa epitelial, al igual que exteriormente al cartílago-músculo liso. De hecho, son abundantes exteriormente al músculo liso. Su función es lubricar la superficie de la tráquea.
La adventicia es la capa más externa y recubre la parte externa de los anillos incompletos cartilaginosos. Es tejido conectivo que puede contener tejido adiposo.
Durante el desarrollo embrionario, la tráquea es el primer elemento de los conductos respiratorios en formarse. La tráquea aparece embrionariamente durante la cuarta semana de gestación de humanos desde la parte ventral digestivo anterior formando el divertículo traqueo-bronquial, el cual crece caudalmente antes de ramificarse en los bronquios. Sólo el epitelio es de origen endodérmico, mientras que las otras capas son de origen mesodérmico. Es la interacción del epitelio y el mesénquima circundante lo que generará todas las capas de la tráquea. Mediante bifurcaciones sucesivas dará todo el resto resto de conductos respiratorios como los bronquios, bronquiolos, etcétera.
Además de conducir el aire de forma eficiente hacia los pulmones, la tráquea tiene funciones adicionales como calentar y humedecer el aire que entra. Las secreciones mucosas de las glándulas traqueales crean una barrera protectora que recubre el epitelio. Estas glándulas están controladas por el sistema autónomo y moduladas por sustancias pro-inflamatorias. La capa de mucus también atrapa partículas que van en el aire, y los cilios del epitelio los empujan hacia la boca.
