Anatomia comparata - parte 2

IL SISTEMA RESPIRATORIO

Il sistema respiratorio deriva dall’entoderma; in particolare però, è bene dire che da quest’ultimo non deriva tutto il sistema

respiratorio, ma solo il rivestimento interno, ovvero il sottile strato epiteliale che tappezza il sistema respiratorio.

A questo sottile strato epiteliale entodermico, si aggiungono anche altri tessuti, soprattutto il mesoderma, il quale fornisce

sostegno, corpo ed altre strutture all’epitelio del sistema respiratorio.

In sostanza quindi, l’entoderma da l’epitelio respiratorio:

- Nel caso degli ittiopsidi darà l’epitelio branchiale; questo epitelio presenta vari tipi di cellule, tra le quali possiamo ricordare:

 Cellule pavimentose

 Cellule caliciformi, esse sono cellule che secernono muco.

 Cellule staminali, esse sono fondamentali perché molte volte, le cellule di questi epiteli sono esposte agli “insulti”, in

quanto vi scorre o l’aria o l’acqua, di conseguenza devono essere cambiate molto frequentemente.

 Cellule a cloruri, esse sono possedute soltanto dai Teleostei, nei quali hanno una funzione unica, in quanto, sono cellule

che pompano, o fuori o dentro l’organismo, i sali, soprattutto cloruro di sodio e di potassio.

In questo modo quindi, queste cellule servono a mantenere l’equilibrio salino interno dell’animale; in particolare, nei

Teleostei marini, siccome questi animali hanno un carico salino maggiore, queste cellule contribuiscono ad espellere i

cloruri dal loro liquido interno, nel caso invece dei Teleostei di acqua dolce, esse servono ad immettere i sali

nell’ambiente interno.

- Nel caso dei tetrapodi darà l’epitelio delle varie parti dell’apparato respiratorio.

Epitelio bucco-faringeo

Epitelio laringeo

Epitelio tracheale

Epitelio polmonare

In genere essi presentano:

 Cellule cilindriche cigliate

 Cellule caliciformi, esse sono cellule che secernono muco.

Entrambe sono fondamentali, in quanto, il movimento vibrante delle ciglia contribuisce alla difesa dell’apparato

respiratorio, poiché è responsabile del trasporto del muco (ovvero il liquido continuo di lavaggio) e quindi dell’eliminazione

dalle vie respiratorie di particelle di polvere e altro materiale che potrebbero danneggiarle.

In sostanza quindi, servono a mantenere il sistema respiratorio quanto più possibile sterile.

 Cellule basali staminali

 Macrofagi, sono delle cellule di sorveglianza ad azione fagocitaria, che si trovano in tutti i tessuti esposti all’esterno.

Esse servono ad impedire la permanenza di sostanze che possano danneggiare i tessuti o provocare infezioni.

Nei polmoni troviamo anche:

 Pneumociti I, essi sono cellule appiattite, molto strette e sottili, che scambiano ossigeno con i globuli rossi

 Pneumociti II, oltre ad essere cellule staminali, ovvero cellule indifferenziate che si moltiplicano, producono anche il

cosiddetto surfactante, ovvero, un tensioattivo che serve a far in modo di abbassare la tensione superficiale che si

realizza all’interno degli alveoli polmonari, per permetterne la dilatazione, altrimenti la tensione superficiale sarebbe

talmente tanta da impedire ai polmoni di dilatarsi.

In particolare, il sistema respiratorio consente l’ossigenazione del sangue, prelevando dall’ambiente esterno l’ossigeno ed

eliminando l’anidride carbonica nell’ambiente stesso.

In generale, a parte la respirazione cutanea particolarmente importante negli Anfibi, questo processo avviene principalmente

grazie alle branchie (respirazione branchiale degli Ittiopsidi) o ai polmoni (respirazione polmonare dei Tetrapodi).

- L’apparato respiratorio degli Ittiopsidi è costituito dalla bocca, dalla faringe e dalle branchie che tappezzano le fessure

branchiali; in questo caso, l’acqua entra dalla bocca nella faringe e fuoriesce attraverso le fessure branchiali.

- L’apparato respiratorio dei Tetrapodi è costituito dalle narici, dalle fosse nasali, che tramite le coane si aprono nella cavità

boccale o nella faringe (secondo l’estensione del palato secondario), dalla faringe, dalla laringe, dalla trachea, dai bronchi e dai

polmoni. ITTIOPSIDI

Con la parola branchia, in realtà, si intendono varie strutture, come ad esempio, la fessura branchiale, lo scheletro branchiale,

arco aortico branchiale ecc.

Le branchie vere e proprie, ovvero quelle entodermiche, nei pesci sono organizzate in maniera particolare, come se fossero un

radiatore di una macchina, in quanto esse devono esporre quanta più superficie possibile al flusso dell’acqua e al flusso

sanguigno.

In particolare, le branchie vere e proprie sono formate da lamine e lamelle, poste una perpendicolare all’altra, come appunto

una specie di radiatore; al loro interno, passano dei capillari sanguigni, mentre invece al loro esterno passa l’acqua.

Questo flusso particolare, viene chiamato flusso controcorrente, ovvero, l’acqua passerà in una direzione mentre invece il flusso

sanguigno passerà nell’altra direzione.

In particolare, se i due flussi (acqua e sangue) fossero diretti nello stesso verso in maniera parallela, alla fine, quando questi due

flussi usciranno da questo scambio, essi andrebbero in pareggio (50% l’uno e 50% l’altro); per spiegare questo concetto

possiamo fare un esempio con il calore:

Immaginiamo che uno entra freddo mentre uno entra caldo (a 100 gradi); quello a 100 gradi inizierà a cedere calore a quello

freddo, quindi quello caldo, a contatto con quello freddo, cederà 10 gradi, quindi quello caldo andrà a 90 gradi e quello freddo a

10, in seguito quello caldo andrà a 80 gradi e quello freddo a 20, poi quello caldo a 60 e quello freddo a 40 e così via, fino a

quando quello caldo non arriverà a 50 gradi, così come quello freddo; a questo punto, esso non potrà più cedere niente, quindi

vanno in pareggio.

Nei movimenti controcorrente invece, ovvero, che si realizzano in maniera opposta, quello che succede è che la rendita netta è

maggiore e raggiunge circa il 95%.

Tutti i sistemi biologici dove c’è uno scambio, hanno dei flussi controcorrente.

- Branchie dei Condroitti:

Nei Condroitti, le fessure branchiali sono alte e strette.

In questo caso è presente un arco branchiale cartilagineo (in nero), il quale si forma sul lato interno del pilastro mesodermico

interposto fra le fessure branchiali.

In particolare, la branchia dei selaci viene definita branchia settata, in quanto, come si può vedere, al suo interno ha un setto

connettivale, che parte dall’arco branchiale e si estende all’interno percorrendo tutta la branchia, anzi addirittura sporge oltre il

tessuto branchiale, fino ad arrivare a saldarsi con la pelle e formare con questa un opercolo che chiude la fessura branchiale

successiva; in particolare, questo setto fatto in questo modo, serve ad attappare o stappare le fessure branchiali.

In particolare, il movimento respiratorio di questi animali si basa sull’innalzamento del faringe; essi immettono acqua all’interno

del faringe con le branchie chiuse, dopodiché sollevano il faringe, chiudono la bocca e l’acqua dovrà uscire per forza dalle

branchie, proprio per questo aprono il setto.

In particolare, si chiama branchia l’insieme formato dall’arco branchiale, dal setto e dal tessuto respiratorio (costituito da

lamine e lamelle); le branchie dei selaci, in genere sono 5 per lato, esse possono essere divise in:

- Olobranchie: ne sono presenti 4; esse sono costituite da lamine branchiali (con relative lamelle branchiali inserite

perpendicolarmente alle lamine) inserite sia sulla faccia anteriore che sulla faccia posteriore del setto.

- Emibranchia: nei pesci cartilaginei, la seconda arcata viscerale, pur specializzandosi nell’arcata ioidea, nella sua parte

posteriore mantiene comunque il tessuto respiratorio; in questo caso però anziché esserci una doppia serie di lamine

respiratorie (una inserita nella faccia posteriore e una nella faccia anteriore), ne è presente solo una, la quale è inserita sulla

faccia posteriore del setto, proprio per questo prende il nome di emibranchia (branchia a metà).

- In particolare, ci dovrebbe essere una fessura branchiale tra l'arcata orale e l'arcata ioidea, ma non c'è spazio, di conseguenza,

questa si riduce ad una fessura circolare che viene chiamata “spiracolo”; qui è presente una branchia ma non ha funzione

respiratoria, proprio per questo viene chiamata pseudobranchia spiracolare.

Ad ogni branchia è presente il muscolo branchiale; esso è importante perché permette ai pesci di ampliare e diminuire

l’ampiezza delle branchie, in modo da regolare la quantità d’acqua che dovrà passarvi all’interno.

- Branchie dei Teleostei (osteitti):

Negli Osteitti in generale, si osserva una riduzione del setto branchiale, la quale diventa massima nei Teleostei.

In questo caso, le fessure branchiali non hanno delle aperture esterne individuali (come quelle dei condroitti) ma si aprono

tutte in uno spazio comune chiamato camera branchiale, la quale è coperta da un osso mobile che prende il nome di opercolo

(branchie opercolate); in sostanza quindi, a differenza degli squali, le branchie non si vedono all’esterno.

In sostanza quindi, all’interno della camera branchiale sono presenti le branchie, le quali sono costituite da lamelle respiratorie;

in particolare, nei Teleostei sono presenti 4 olobranchie per lato.

Come detto in precedenza, negli Osteitti si assiste ad una riduzione del setto branchiale e questa cosa diventa massima nei

Teleostei, infatti, in questi, solo la base delle lamelle branchiali è connessa all’arco branchiale mediante un ridottissimo setto.

Esse vengono chiamate “pettinate”, perché se viste in acqua, praticamente sono come dei capelli, sono molto esili, talmente

tanto che risultano essere molto fragili; in sostanza quindi, queste branchie vanno protette, proprio per questo troviamo delle

strutture scheletriche, le quali formano il cosiddetto rastrello branchiale, presente al confine tra faringe e camere branchiali, il

quale serve a filtrare l’acqua, in modo da impedire il passaggio delle impurità che potrebbero danneggiare il tessuto branchiale

(es. particelle di sabbia, cibo, sassolini ecc.) Setto branchiale

Lamelle branchiali

Arco branchiale

Rastrello branchiale

In particolare, la respirazione avviene in questo modo: il pesce apre la bocca, l’acqua entra e passa alla faringe, il pesce richiude

la bocca (gli opercoli sono chiusi); a questo punto contrae la faringe e così facendo l’acqua entra, attraverso dei fori, nella

camera branchiale, dove ci sono le lamelle respiratorie, dove avverranno gli scambi respiratori (l’acqua dona ossigeno e il

sangue cede anidride carbonica); a questo punto, gli opercoli si aprono e l’acqua fuoriesce.

- Branchie dei Ciclostomi: