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APPARATO RESPIRATORIO

L'apparato respiratorio non ha solo scopo di agevolare gli scambi gassosi dall'aria atmosferica al sangue, ma partecipa a regolazioni del pH corporeo, oppure funzione di proteggere da vari patogeni e sostanze di grosse dimensioni inalate che potrebbero danneggiare l'alveolo, partecipa al fenomeno anche di fonazione.

Ci sono 4 eventi principali:

1. ventilazione (passaggio di aria dall'atmosfera al polmone avviene con processi di meccanica ventilatoria ciclica che comprende inspirazione ed espirazione)
2. l'evento di scambio veloce del gas (O2 e CO2 tra polmoni e sangue)
3. trasporto di O2 e CO2 a livello ematico per garantire ossigenazione a livello tissutale
4. scambio di gas tra sangue e cellule

La respirazione interna (nelle cellule) viene definita anche utilizzazione dell'ossigeno a livello mitocondriale con ossidazione per produzione energetica.

Anche per la respirazione possiamo mantenere come concetto chiave il concetto di flusso di massa.

Come per il flusso ematico, anche nel respiratorio i movimenti dell'aria possono avvenire sulla base degli stessi principi che regolano i flussi nel circolatorio.

Le vie aeree superiori partono dalla cavità nasale e comprendono faringe, laringe ed esofago. Le vie aeree inferiori comprendono trachea, bronchi e polmoni. Le vie aeree inferiori comprendono sistema di conduzione dalla trachea, i bronchi e infine i bronchioli, con bronchioli e alveoli abbiamo invece la superficie di scambio.

Le vie aeree connettono i polmoni all'ambiente esterno, servono a riscaldare, umidificare e purificare l'aria. L'aria viene filtrata da materiale estraneo tramite il muco: le cellule epiteliali rivestono le vie aeree e le ghiandole sottomucose producono muco e soluzione salina, le ciglia spostano il muco verso la faringe, rimuovendo agenti patogeni e particolato.

La velocità del flusso dell'aria è inversamente proporzionale all'area della sezione in cui passa.

Temperature troppo fredde possono danneggiare l'epitelio respiratorio, per questo è importante riscaldare l'aria. Il bronco contiene uno strato mucoso con ciglia, epitelio, ghiandole mucose e cellule muscolari lisce. Nel bronchiolo abbiamo solo uno strato mucoso con ciglia, epitelio e muscolo ridotto, fino all'alveolo dove c'è solo epitelio con pneumociti di tipo I e II. È importante la presenza di cellule mucipare ma anche della corretta funzionalità di rilasciare ed aumentare questa soluzione salina: canali portano Cl- dal LEC nella cellula e poi dentro il lume, Na+ viene portato direttamente dal LEC al lume per via paracellulare secondo gradiente elettrochimico, l'ingresso quindi di NaCl nel lume crea un gradiente di concentrazione che permette l'ingresso di acqua nel lume.

Ossa e muscoli del torace circondano i polmoni, il torace è delimitato dalle ossa della colonna vertebrale, dalle coste e dai muscoli associati. I muscoli + ossa formano la gabbia toracica.

• creare una superficie umida e scivolosa così che i due foglietti possano scorrere l'uno sull'altro
• mantenere i polmoni a contatto con la parete toracica, così i polmoni restano stirati e incollati alla cassa toracica anche in condizioni di parziale insufflazione (dopo l'espirazione). La pressione nello spazio intrapleurico permette l'alternanza inspirazione-espirazione.

Rappresentano la maggior parte del tessuto polmonare e la loro funzione primaria è lo scambio di gas tra aria e sangue. L'epitelio alveolare è formato da pneumociti di tipo 1 (grandi, piatti e sottili) che sono il 95% della superficie alveolare, responsabili degli scambi di gas. È formato poi da fibre elastiche che permettono il ritorno elastico quando il tessuto polmonare è stirato. Gli alveoli non hanno cellule muscolari quindi non si possono contrarre. Altra componente importante sono i pneumociti di tipo 2 (piccoli e spessi) responsabili della produzione di surfactante e del trasporto fuori dagli alveoli di acqua e soluti. Il surfactante umano è una miscela di proteine e fosfolipidi (dipalmitoilfosfatidilcolina), serve per mantenere pervii gli alveoli, è un tensioattivo. La sua sintesi inizia nella venticinquesima settimana di vita fetale, raggiungendo livelli adeguati intorno alla trentaquattresima settimana (i prematuri hanno infatti sindrome.

T = tensione superficiale, r= raggio. Quindi se due bolle hanno la stessa tensione superficiale, la bolla più piccola avrà pressione maggiore. Riducendo la tensione superficiale, il lavoro per espandere gli alveoli ad ogni atto respiratorio viene ridotto. La diversa concentrazione di surfactante (alveoli piccoli >> grandi) mantiene le loro pressioni uguali impedendo che tutta l'aria converga in un unico grande alveolo. Inoltre se fosse distribuito uniformemente, la pressione nel piccolo sarebbe maggiore di quella nel grande con collasso del piccolo alveolo.

La ventilazione è un flusso di massa, quindi soggetto agli stessi principi del flusso di sangue nel sistema CV:

• flusso da regioni a pressione maggiore verso regioni a pressione minore
• il gradiente di pressione è generato da una pompa muscolare
• la resistenza è determinata soprattutto dal diametro dei condotti in cui fluisce l'aria

La differenza tra i due sistemi è data dal fatto

èinversamente proporzionale al suo volume, cioè che il prodotto della pressione del gas per ilvolume occupato è costante: P = k/V.

Per parlare di ventilazione polmonare bisogna tenere conto di diverse pressioni: la pressioneatmosferica a 760 mmHg, la pressione alveolare cioè la pressione all’interno degli alveolipari a 760 mmHg quando è in equilibrio con la pressione atmosferica, la pressioneintrapleurica cioè la pressione all’interno del sacco pleurico è la pressione esercitata nellacavità toracica all’esterno dei polmoni, generalmente è inferiore alla pressione atmosfericaed è 756 mmHg. La pressione intrapleurica è generata dal fatto che noi abbiamo unamaturazione della gabbia toracica più rapida del tessuto polmonare, quindi il fogliettoesterno cresce più velocemente di quello interno che matura con il polmone, questo diversogrado di maturazione è importante.

perché produce una forza che crea il gradientetransmurale (differenza tra pressione alveolare e intrapleurica). Il gradiente di pressionetransmurale spinge i polmoni, stirandoli e distendendoli verso l'esterno (la pressionealveolare si esercita verso l'esterno, quella intrapleurica verso l'interno, i 4 mmHg didifferenza spingono i polmoni verso l'esterno).

Se si ha una perforazione della parete toracica, l'aria passa dallo spazio pleurico nella cavitàpleurica e si annulla gradiente pressorio transmurale. In assenza di una forza che lodistenda, il polmone collassa alla sua dimensione non distesa: pneumotorace, cioè collassodel polmone quando entra aria nella cavità pleurica.

La ventilazione polmonare avviene principalmente grazie alla contrazione della muscolaturapresente nella cassa toracica: a riposo, il diaframma è rilassato, nell'inspirazione ildiaframma si contrae e aumenta il volume della cassa toracica,