Fisiologia apparato respiratorio, cardiaco, renale e endocrino

giovedì 22 novembre 2018

FISIOLOGIA APPARATO RESPIRATORIO

Dalla trachea abbiamo una serie di ramificazioni

• Trachea
• Bronchi
• Bronchioli
• Bronchi terminali
• Bronchioli respiratori
• Dotti alveolari
• Sacchi alveolari

Zona di conduzione

Zona di transizione e respiratoria

Zona di conduzione: Nella zona di conduzione avviene solo ed esclusivamente il passaggio dell'aria dall’ambiente interno a quello esterno, e viceversa. Presenta delle ciglia che hanno un ruolo di pulizia e filtrazione da agenti esterni. Nelle vie aeree di conduzione avviene un processo di umidificazione e riscaldamento dell’aria.

Zona di transizione e respiratoria: Una volta che l'aria ha percorso le vie aeree di conduzione, che sono prive di ciglia, che rappresentano la barriera aria-sangue. L'alveolo, l'unità funzionale del polmone, ha un livello di vascolarizzazione elevatissimo, che è rappresentato da una rete capillare alveolare. A livello alveolare gli scambi gassosi avvengono per diffusione spiegati dalla legge di Fick. A livello alveolare lo scambio tra polmoni e sangue è costante. Per far sì che ciò avvenga, lo scambio tra polmoni e atmosfera, deve garantire il mantenimento dei corretti valori di concentrazione a livello alveolare (PO2= 100, PCO2= 60, PH2O= 47 e PN2= 573).

Durante l'inspirazione noi inspiriamo:

• O2=158
• CO2= 0,3
• H2O= 5,7
• N2= 596

Durante l'espirazione espiriamo:

• O2= 116
• CO2= 32
• H2O= 47
• N2= 565

Il passaggio di aria tra l'ambiente esterno e quello interno, e viceversa, utilizza gli stessi condotti. Il flusso d'aria NEI/DAI polmoni dipende dalla legge di Poiseuille:

Con Patm maggiore di Palv il flusso sarà in entrata, mentre in caso contrario, il flusso d'aria sarà diretto verso l'esterno.

Ciclo respiratorio (respirazione tranquilla)

INSP ESP

Volume di aria spostato

Flusso d'aria

Pressione alveolare (1cmH2O= 1,25 mmHg)

Ciclo respiratorio

L'aria di sezione trasversa, nelle sezioni in cui è presente la muscolatura, può variare in funzione dei segnali del SN autonomo. Il sistema simpatico ha una funzione di bronco dilatatore, mentre il parasimpatico ha funzione di bronco costrizione. Il principale fattore di rilassamento della muscolatura non è però il SN autonomo, bensì la concentrazione di CO2 a livello locale. All'aumentare della presenza di CO2, aumenterà anche la sezione.

Piccole variazioni di raggio causano grandi variazioni di potenza (essendo r elevato alla quarta).

La legge di Boyl2:" P1V1=P2V2 "

La diminuzione del volume aumenta il numero delle collisioni e aumenta la pressione.

Durante l'atto di inspirazione il volume della gabbia toracica aumenta, e ne consegue che la pressione al suo interno diminuisce.

Durante l'atto di espirazione il volume della gabbia toracica diminuisce, e ne consegue che pressione al suo interno aumenta.

Tempo 0 (Inizio inspirazione)

• Muscoli rilasciati
• Palv= 0
• Flusso aria= 0
• Volume polmonare maggiore di zero

L'accoppiamento toraco-polmonare avviene grazie allo spazio pleurico. Durante la fase di inspirazione il diaframma si abbassa.

• Ppleurica= negativa (-3 mmHg).

Pressioni e volumi respiratori

Frequenza respiratoria normale (tranquilla): 12 respiri/min

a riposo: Palv +1 ⇨ -1 mmHg Ppl -4 ⇨ -7 mmHg

forzata : Palv max +100 mmHg (espirazione massima) Palv min -80 mmHg (inspirazione massima)

L'espirazione solitamente è un ritorno passivo, diventa attiva solo in condizione di respirazione forzata.

La complianza del sistema è data da:

Il polmone deve vincere le forze elastiche tissutali + tensione superficiale (2/3 del totale). Interfaccia aria-liquido: forza di attrazione tra molecole di liquido che tende a far diventare più piccola possibile l'area di superficie (P collassante)

Per ventilazione polmonare è il flusso d'aria che entra ed esce dai polmoni. E' data da: Ventilazione polmonare= VC* FR= 600 ml/min VC: Volume corrente FR: frequenza respiratoria La ventilazione polmonare per un soggetto standard, è pari a 6 L/min

Durante il singolo atto respiratorio, noi introduciamo 500 ml di "aria fresca". La composizione dell'aria espirata è diversa da quella alveolare, questo perché dell'aria che entra (VC= 500 ml), solo una parte arriva negli alveoli (350 ml). La restante parte (150 ml) viene definita spazio morto anatomico, poiché ricca di CO2 e povera di O2. Tale aria rimane alla fine dell'espirazione, ma viene utilizzata per prima durante l'inspirazione. A seguito dell'inspirazione rimarranno 150 ml che vanno a

PalvCO2 = PartCO2

Il mantenimento della PalvCO2, determina il mantenimento della PartCO2.

La PIvCO2 è determinata esclusivamente dalla ventilazione alveolare stessa. Se la risposta ventilatoria, non è proporzionata, allora cambierà la PartCO2.

1L O2 = 4.5-5 cal

Con QR= 0.82

Per quoziente respiratorio è il rapporto tra le moli di CO2 prodotta e moli di O2 consumato (Per comodità si usa il volume, e non le moli).

Durante l'esercizio, usiamo una miscela di substrati energetici. Ossidando una miscela di substrati, il QR respiratorio, sarà intermedio tra quello dei carboidrati (QR=1) e dei lipidi (QR=0.7) ossia QR=0.82. Le proteine vengono usate in maniera molto irrilevante (2-5/5%).

Il massimo consumo di ossigeno (VO2max), è determinato dal principio di Fick.

Se il consumo di ossigeno aumenta, inevitabilmente consumo più substrati, uso più calorie e soprattutto produco più CO2.

La ventilazione alveolare determina la PCO2, che deve essere 40 mmHg. All'aumentare del consumo di

Gittata cardiaca (Q)= ΔP/RPT

RPT= Resistenza periferica totale

Il cuore è un organo formato da particolari cellule muscolari, chiamate miocardiche. Quando parliamo di cuore stiamo parlando di un muscolo. Tra una miocellula e l'altra esistono delle giunzioni elettriche permettono alle miocellule di comportarsi come se fossero un'unica grande fibra.

Il potenziale d'azione ha la caratteristica "tutto o nulla", ed è una caratteristica tipica solo delle cellule eccitabili.

Cuore a riposo (diastole)

• Atrio
• Nodo seno-atriale (pacemaker)
• Nodo atrio-ventricolare
• Fascio di His
• Fasci di fibre
• Fibre di Purkinje
• Ventricolo

Contrazione dell'atrio

Il nodo seno-atriale si attiva e gli impulsi elettrici si diffondono negli atri che si contraggono.

Contrazione del ventricolo (sistole)

Il nodo atrio-ventricolare si attiva, inviando impulsi lungo le vie di conduzione; i ventricoli si contraggono.

A livello del nodo atrio-ventricolare, la velocità di trasmissione è più bassa (0.05 m/s). Questo accade per far sì che l'atrio riesca a depolarizzarsi completamente prima che si contragga il ventricolo. L'intervallo di tempo tra la depolarizzazione delle prime e delle ultime cellule ventricolari è di 0.06 m/s.

L'elettrocardiogramma rappresenta la somma dell'attività elettrica di tutte le cellule registrata sulla superficie corporea.

Numero di depolarizzazioni/min, ossia il tempo tra inizio della depolarizzazione atriale e successiva depolarizzazione. Tra una depolarizzazione e l'altra (In condizioni normali) intercorrono circa 0.850 s, e quindi in un minuto avremo una FC= 70 bpm.

In un soggetto maschio di 20 anni, il tempo che intercorre tra una depolarizzazione e l'altra può arrivare a 0.300 s, e quindi avremo una FC= 200 bpm.