Fisiologia della respirazione - apparato respiratorio

Apparato Respiratorio

La funzione principale dell’apparato respiratorio è lo scambio di O₂ e CO₂. Altre funzioni sono la regolazione del pH, la protezione dai patogeni e la vocalizzazione. La ventilazione è la capacità di portare all’interno dei polmoni aria atmosferica. A livello polmonare, i gas respiratori vengono scambiati con il sangue, in seguito trasportati fino ai tessuti e alle singole cellule, in modo che possa avvenire la respirazione cellulare. Gli scambi gassosi hanno bisogno di una superficie abbastanza sottile, attraversabile dalle molecole dei gas respiratori, ma che non perda acqua. L’aria atmosferica che arriva ai polmoni è umidificata. Gli scambi sono tra i polmoni (alveolo-ambiente esterno) e il sangue (ambiente interno). Misurando la superficie di scambio del sacco alveolare, compresi gli alveoli, si può stimare che la superficie sia di 100 m². I singoli alveoli sono ricoperti da capillari. La parete dell’alveolo è costituita da pneumociti di tipo 1 che costituiscono l’epitelio alveolare. Ci sono anche delle cellule che producono un tensioattivo a livello polmonare. La superficie interna dell’alveolo è ricoperta da un velo di liquido. Il tensioattivo è necessario a causa dell’elevata tensione superficiale dell’acqua: dato che l’alveolo è ricoperto da un velo di acqua è come se ci trovassimo in una bolla; la tensione superficiale conferisce alla bolla la tendenza a chiudersi. Senza tensioattivo i piccoli alveoli collasserebbero; grazie agli pneumociti di tipo 2 che lo producono ciò non succede, poiché il tensioattivo abbassa la tensione superficiale. Viene prodotto più tensioattivo negli alveoli più piccoli, poiché la pressione è maggiore. Il neonato prematuro può avere problemi respiratori perché il tensioattivo viene prodotto tardi durante lo sviluppo embrionale. Tutta la superficie dell’apparato respiratorio è delicata e viene a contatto con l’ambiente esterno, quindi deve fronteggiare l’entrata di polveri e patogeni. Nella parte alta dell’apparato respiratorio ci sono dei sistemi adibiti all’espulsione di particelle estranee. L’epitelio dei bronchi è ciliato, spinge le particelle che vengono intrappolate da muco che “galleggia su uno strato di fluido prodotto dalle cellule stesse”. Le ciglia hanno movimento ondulatorio e spingono il muco verso la faringe, a livello della quale può essere buttato fuori o riversato nello stomaco. Esistono situazioni patologiche in cui questi meccanismi non funzionano bene, come nel caso della fibrosi cistica. Le persone affette da questa patologia non possiedono una pompa ionica localizzata sulle ciglia, che espellendo ioni permette il passaggio; di acqua, a causa di una mutazione genetica: di conseguenza viene a mancare il velo di acqua, il muco non viene espulso e le persone affette da fibrosi cistica si ammalano facilmente di patologie respiratorie. La nicotina a questo livello blocca il movimento delle ciglia. I polmoni sono appoggiati al diaframma: durante l’inspirazione il diaframma si contrae e si abbassa, le coste si innalzano e il volume della cassa toracica aumenta. In condizioni normali il flusso d’aria è di circa ½ litro e le espirazioni al minuto sono circa 12-15. I polmoni sono avvolti da due foglietti pleurici, uno attaccato alla gabbia toracica e uno attaccato al polmone. Tra le due pleure c’è una depressione dovuta al fatto che il polmone, che ha una componente elastica, tende a chiudersi mentre il torace tende ad espandersi. Salvo casi patologici, il liquido intrapleurico è poco e viene pompato via da alcuni vasi tramite delle valvole che non lo fanno rientrare in circolo. La superficie deve opporre poca resistenza altrimenti il polmone non riuscirebbe a muoversi con facilità. Il liquido intrapleurico funziona anche da lubrificante.