Fisiologia dell'apparato respiratorio

VC.

Ponendo VC = 0.5L, VRI e VRE sono rispettivamente 3L e 1.5L

Un altro dato importante è la capacità funzionale residua che corriponde a circa il 40% della capacità totale

vitale (CV). La capacità funzionale residua indica il volume a cui la forza di retrazione elastica del polmone è

in equilibrio ocn la forza di espansione della gabbia toracica. Questo equilibrio dà luogo ad un breve

intervallo tra la fine dell’espirazione e l’inzio dell’inspirazione detto pausa respiratoria.

VENTILAZIONE

Gli atti respiratori hanno luogo a causa di gradienti pressori che si stabiliscono tra aria atmosferica (Patm)

ed aria alveolare (Palv)

Rapporto tra pressione atmosferica e pressione alveolare.

Un ruolo fondamentale è svolto dalla pressione intra-pleurica, negativa, ha ruolo fondamentale nella genesi

dei ruoli pressori tra area atmosferica e alveolare.

• Se Patm> Palv: l’aria si sposta dalla pressione atmosferica verso gli alveoli e si ha l’inspirazione.

• Se Palv>Patm: la pressione alveolare a essere maggiore di quella atmosferica l’aria viene emessa

all’esterno e si ha l’espirazione.

Rimane da capire come si creano questi gradienti bisogna considerare due elementi, meccanici e

à

nervosi. Tra gli elementi meccanici vanno considerati la gabbia toracica, i muscoli respiratori e le pleure.

Tra gli elementi nervosi vanno considerati, un centro respiratorio, detto Centro Respiratorio Bulbare, e i

nervi spinali che si dipartono da determinati segmenti del midollo spinale. Questi nervi sono gli intercostali,

che si dipartono dai segmenti T1-T12 e il nervo frenico, che invece si diparte dai segmenti cervicali da C3-

C5. I

l centro respiratorio bulbare è localizzato nel midollo allungato(bulbo). Questo centro respiratorio è

organizzato in gruppi neuronali, alcuni dei quali sottendono la inspirazione - neuroni inspiratori – e un

gruppo di neuroni espiratori che favoriscono l’espirazione. Controllo reciproco tra questi gruppi. Quando

à

sono attivi gli uni, gli altri cessano la loro attività e viceversa. Questo centro respiratorio bulbare,

neuronale, a sua volta controlla l’origine dei nervi spinali dove questi hanno origine, quindi i nervi

intercostali e il nervo frenico. i nervi intercostali e il nervo frenico vanno ad innervare i muscoli respiratori e

dall’attività dei muscoli respiratori originano i gradienti pressori che sottendono agli atti respiratori. Il

centro per mezzo dell’attività sui nervi spinali controlla l’attività dei muscoli respiratori e quindi in sostanza

controlla la sequenza degli atti respiratori. I nervi intercostali innervano i muscoli omonimi(intercostali) che

sono dei tipici muscoli respiratori.

Il nervo frenico innerva invece il muscolo diaframma che è un muscolo respiratorio.

I muscoli respiratori sono:

Inspiratori – intercostali esterni e diaframma che garantisce i 4/5 dell’atto respiratorio. Il

• diaframma è un muscolo cupoliforme posto tra gabbia toracica e la cavità addominale, ha la

convessità verso l’alto, concavità verso il basso. Separa la cavità toracica da quella addominale. Gli

altri muscoli intercostali sono gli esteri.

Espiratori – gli intercostali interni, a respirazione tranquilla la espirazione è un fenomeno passivo,

• non avviene per attività dei muscoli espiratori ma per cessazione dell’attività die muscoli

inspiratori.

Questi muscoli entrano in gioco a respirazione tranquilla, ma ci sono un gruppo di muscoli, sia inspiratori

che espiratori che prendono il nome di muscoli accessori, che entrano in gioco a respirazione forzata,

quando vengono usati volumi di riserva. In questo caso entrano in gioco i muscoli accessori e anche tra

questi ve ne sono inspiratori e di espiratori. Tra i muscoli accessori inspiratori ci sono:

lo sternocleidomastoideo, che ha due capi uno sternale e uno clavicolare a partenza dal mastoide

• dell’osso … ;

Il muscolo trapezio, che è un muscolo dorsale e che entra in gioco nell’inspirazione;

• I muscoli scaleni.

• Muscoli addominali – trasverso e obliqui

•

Il loro controllo dipende dall’attività dei neuroni inspiratori e espiratori del centro respiratorio bulbare.

Bisogna tenere presente un altro elemento meccanico respiratorio è dato dalla pleura. La pleura è un sacco

viscerale dov’è contenuto il polmone e dove si distinguono due diversi foglietti, uno parietale che tappezza

dall’interno la gabbia toracica e un foglietto viscerale che tappezza la superficie del polmone. Al centro vi è

la cavità pleurica che è un cavo virtuale, poiché i due foglietti sono piuttosto aderenti tra di loro ma

separati da un liquido, il liquido pleurico. Nel cavo pleurico, c’è una pressione negativa di circa 2 mmHg, che

fa in modo di mantenere in equilibro tra la gabbia toracica che tende ad espandersi e il polmone che tende

a collassare. Durante l’atto inspiratorio, entrano in gioco i muscoli inspiratori controllati dal centro

respiratorio bulbare, ora questi muscoli – a respirazione tranquilla – hanno una funzione specifica;

Intercostali esterni, espandono la gabbia toracica nei suoi due diametri, che sono latero-laterale e

• antero-posteriore, perché favoriscono lo spostamento di lato e in avanti della gabbia toracica.

Il diaframma si abbassa, una volta attivato a contrarsi la contrazione determina un abbassamento

• in senso verticale e favorisce l’ampliamento del diametro verticale.

Per azione di questi muscoli la gabbia toracica si espande nei suoi tre diametri;

Latero-laterale

• Antero-posteriore

• Cranio-caudale(verticale).

•

Il foglietto parietale della pleura è aderente alla parete interna della gabbia e come questa si espande se lo

trascina dietro. Aumenta cosi il volume del cavo pleurico perché il foglietto parietale sotto azione dei

muscoli inspiratori si stacca dal foglietto viscerale. Determina un incremento della negatività della

pressione intrapleurica che dai -2mmHg raggiunge anche i -5/-6mmHg. La negatività della pressione

intrapleurica è fondamentale per il successo della respirazione. Questa negatività tende a far espandere il

polmone e questa espansione crea all’interno del polmone una negatività pressoria stabilendo quel

gradiente tra pressione atmosferica e pressione intra-alveolare. A questo punto il gradiente che si crea è a

favore della pressione atm e dall’ambiente esterno penetra negli alveoli e si compie l’atto inspiratorio. Il

volume corrente – l’aria che entra in un atto respiratorio – è pari a 500 ml.

L’espirazione è un fenomeno passivo che avviene per cessazione dell’attività dei muscoli inspiratori, la

gabbia toracica tende a tornare nella sua posizione di equilibro. 40% della capacità totale. Questo ritorno

della gabbia toracica comporta una riduzione della negatività della pressione intrapleurica, fenomeno

inverso, anche la negatività della pressione intrapleurica tende a tornare alla sua condizione di equilibrio. il

polmone, non più trascinato dalla negatività della pressione intrapleurica, tende a collassare, ritornare a

condizione di equilibrio. Questo fenomeno crea un incremento pressorio positivo a livello dell’ambiente

polmonare e si crea il gradiente tra pressione intra-alveolare e pressione atm a favore di quella

intrapolmonare. Essendo la pressione intrapolmonare maggiore della pressione atmosferica l’aria viene

emessa all’esterno. 500mml emesso. Questa serie di eventi insorge passivamente, non c’è azione dei

à

muscoli.

Queste variazioni pressorie sono nell’ordine di -1/-2mmHg. Inspirazione-espirazione-pausa, che capita al

momento della capacità funzionale residua che rappresenta il 40% della capacità tot polmonare.

L’inspirazione dura un pochino di meno dell’espirazione. L’atto respiratorio dura circa 4s, l’inspirazione dura

circa 1,7s l’espirazione dura 2,3s. in mmHg o cm acqua che siano le pressioni di spostano di un mm. La

pressione intrapleurica durante l’inspirazione raggiunge i -5/-6mmHg, durante l’espirazione ritorna alle

condizioni di equilibro, che sostengono l’equilibro tra gabbia toracica e polmone. Eventi che sottendono la

ventilazione polmonare.

Si tratta adesso di vedere adesso come l’ossigeno dell’aria atmosferica viene scambiato a livello degli

alveoli polmonari con la CO2, che invece viene prodotta dai tessuti come prodotto catabolico.

La pressione parziale di O (pO ) e la pressione parziale dell’anidride carbonica (pCO2) a livello arterioso

2 2

sono le variabili che definiscono le caratteristiche dell’ambiente interno necessario al mantenimento della

vita, cioè all’omeostasi.

Sia la ventilazione polmonare che gli scambi gassosi sono dominati da alcune leggi che prendono il nome di

“Leggi dei gas”, che dominano sia gli scambi gassosi che eventi meccanici. La legge di Boyle afferma che

pressione x volume = una costante. Come aumenta il volume inversamente proporzionale alla pressione. Se

aumenta il volume di una struttura diminuisce la pressione del gas in esso contenuto. Da essa dipende la

successione degli atti. La legge di Dalton, il fattore principale che favorisce lo scambio di O2 e di CO2 a

livello alveolo-capillare, con l’O2 che passa dagli alveoli ai capillari e la CO2 che passa dai capillari agli

alveoli, e rappresentato dalle pressioni parziale dell’O2 e della CO2 ai due lati della membrana alveolo

capillare (membrana che separa la cavita di un alveolo dal letto capillare). Le pressioni parziali ai lati della

membrana, i gas si muovono dalla sede dove hanno pressione maggiore a quella dove hanno pressione

minore, sarebbe il caso di calcolare le pressioni parziali di O2 e di CO2 ai lati della membrana. La legge di

ARIA ATM ARIA ALVEOLARE

O 160mmHg 100mmHg

2

CO 0.23mmHg 40mmHg

2

N 600mmHg 600mmHg

Dalton ci permette di fare questo, perché dice che la pressione parziale di un singolo gas, in una miscela di

gas, è uguale alla pressione totale esercitata dalla miscela dei gas, moltiplicata la sua frazione percentuale.

Il singolo gas, in una miscela, esercita una pressione parziale come se fosse solo, e la sua pressione parziale

può essere calcolata valutando la pressione totale della miscela dei gas moltiplicato la rappresentazione %

della pressione del gas del quale vogliamo misurare la pressione parziale. Stiamo scambiando O2, che fa

parte dell’aria atmosferica e quindi bisogna conoscere la composizione dell’aria atmosferica.

PRESSIONI PARZIALI

Nell’aria atmosferica:

O2 21% 760mmHgx21%=160mmHg pressione parziale

à à

• Co2 – 0,03% 760