Concetti Chiave
- Le variazioni di ossigeno nel sangue sono monitorate da chemiorecettori situati nell'aorta e nelle arterie carotidi, che inviano segnali al midollo allungato in caso di livelli bassi.
- Il principale stimolo per la respirazione in individui sani è la necessità di eliminare il diossido di carbonio, piuttosto che l'assunzione di ossigeno.
- I meccanismi omeostatici respiratori regolano il pH del sangue, aumentando o diminuendo la frequenza respiratoria in base ai livelli di diossido di carbonio.
- L'iperventilazione può portare a un aumento del pH e conseguenze come stordimento e svenimento a causa della diminuzione di diossido di carbonio nel sangue.
- L'ipoventilazione provoca un accumulo di diossido di carbonio, portando a una possibile acidosi se la capacità tampone del sangue è superata.
Percezione dell'ossigeno nel sangue
Le variazioni della concentrazione dell’ossigeno nel sangue sono percepite da regioni chemiorecettrici periferiche situate nell’aorta (glomo aortico dell’arco aortico) e alla biforcazione dell’arteria carotide comune (glomo carotideo). Questi, a loro volta, inviano stimoli al midollo allungato quando il livello ematico dell’ossigeno si abbassa. Per quanto ogni cellula dell’organismo abbia bisogno di ossigeno per vivere, è la necessità dell’organismo di liberarsi del diossido di carbonio (non di assumere ossigeno) lo stimolo più importante per la respirazione in una persona sana. La diminuzione del livello di ossigeno diventa uno stimolo importante soltanto quando il livello è pericolosamente basso.
Meccanismi omeostatici respiratori
Negli individui sani i meccanismi omeostatici dell’apparato respiratorio sono evidenti. Quando il diossido di carbonio o altre sorgenti di acidità cominciano ad accumularsi nel sangue e il pH del sangue comincia a diminuire, iniziamo a respirare più profondamente e più rapidamente. Va notato che questo tipo di respirazione, l’iperventilazione, fa espellere più diossido di carbonio e riduce la quantità di acido carbonico, riportando il pH del sangue ai valori normali.
D’altra parte, quando il sangue comincia a divenire lievemente alcalino (per qualsiasi ragione), il respiro rallenta e diventa più superficiale; questo consente l’accumulo di diossido di carbonio nel sangue e riporta il pH del sangue entro i limiti normali. In effetti il controllo della respirazione a riposo è rivolto principalmente alla regolazione della concentrazione di ioni idrogeno nell’encefalo. L’ipoventilazione (la respirazione estremamente lenta o superficiale) o l’iperventilazione possono modificare drasticamente la quantità di acido carbonico nel sangue. L’acido carbonico aumenta considerevolmente nell’ipoventilazione e diminuisce in modo consistente nell’iperventilazione. In entrambe le situazioni è probabile che la capacità tampone del sangue sia sopraffatta: il risultato è l’acidosi o l’alcalosi.
Effetti dell'iperventilazione e ipoventilazione
L’iperventilazione, spesso dovuta ad attacchi d’ansia, porta frequentemente a brevi periodi di apnea (interruzione del respiro) fino a quando il diossido di carbonio del sangue aumenta di nuovo. Se il respiro si interrompe per un tempo prolungato può comparire cianosi, come conseguenza di una insufficiente concentrazione di ossigeno nel sangue. Inoltre l’iperventilazione può provocare stordimento e svenimento, perché l’alcalosi che ne consegue determina costrizione dei vasi sanguigni cerebrali.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo delle chemiorecettrici nella percezione dell'ossigeno nel sangue?
- Come reagisce il corpo a un aumento del diossido di carbonio nel sangue?
- Quali sono le conseguenze dell'iperventilazione e dell'ipoventilazione?
Le chemiorecettrici periferiche, situate nell'aorta e nella biforcazione dell'arteria carotide comune, percepiscono le variazioni della concentrazione di ossigeno nel sangue e inviano stimoli al midollo allungato quando il livello di ossigeno si abbassa (testo).
Quando il diossido di carbonio si accumula nel sangue e il pH diminuisce, il corpo inizia a respirare più profondamente e rapidamente, un processo noto come iperventilazione, che aiuta a espellere il diossido di carbonio e riportare il pH ai valori normali (testo).
L'iperventilazione può portare a stordimento e svenimento a causa dell'alcalosi, mentre l'ipoventilazione aumenta l'acido carbonico nel sangue, potenzialmente causando acidosi. Entrambi i fenomeni possono compromettere la capacità tampone del sangue (testo).
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