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Fisiologia e biofisica - alveoli e surfactant Appunti scolastici Premium

Appunti di Fisiologia e biofisica del professor Brizzi sugli alveoli e surfactant: le pleure, il liquido alveolare, la tensione superficiale, la pressione, la bile, i grassi, gli scambi gassosi, i muscoli, la confaiance, i fattori che determinano lo scambio dei gas.

Esame di Fisiologia e Biofisica docente Prof. G. Brizzi

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FISIOLOGIA (17/11/2006) Tartaglia Ernesto

Dodicesima lezione: “alveoli e surfactant”

Per quanto riguarda le pleure, l’esempio è quello del palloncino schiacciato. L’effetto è molto simile. (fa

vedere il video e lo spiega). Dovreste già avere un’idea delle diramazioni del polmone. Qui fa vedere

dall’interno la struttura d un alveolo. Qui ci sono dei macrofagi, o dust cell (cellule della polvere) e in

effetti vediamo il ruolo d queste cellule, che inglobano microbi, polvere e quant’altro. Perché piccolo

particelle possono essere eliminate o distrutte. Poi c’è il sufractant che è prodotto da un altro tipo d

cellule. Il surfactant o surfattante è implicato nella tensione superficiale, perchè è una miscela d

fosfolipidi e lipoproteine prodotte da particolari cellule alveolari che abbassano la tensione superficiale

del liquido alveolare. E’ molto importante il fatto che nell’alveolo s viene a creare quello che avviene

quando c’è un bicchiere d’acqua, tra l’acqua e l’aria. C’è un interfaccia d diversa viscosità. Quindi s crea

una tensione superficiale.

Quando c’è un’interfaccia s crea appunto la tensione superficiale. Finché s parla d bicchiere avremo a

che fare con superficie costante e la tensione è costante. Poiché in superficie esercitano quella forza x cui

le molecole tendono un po’ a curvarsi sapete anche che a contatto del liquido con la parete il liquido

tende a fare il menisco proprio perchè le due forze, l’adesione alla parete e la forza d coesione delle

molecole, tendono a fare una goccia. Trasferiamo questo concetto all’alveolo. Il problema d tutto il

sistema respiratorio soprattutto a livello alveolare sono le continue variazioni: i volumi e le pressioni

sono in continua variazione. Nemmeno un ingegnere può progettare qualcosa che possa sopportare

continue variazioni d pressione. Per effetto della muscolatura liscia i bronchi cambiano diametro e ad

ogni atto respiratorio cambia il volume d ogni alveolo. Gli alveoli non sono tutti uguali tra di loro, hanno

una media, ma non sono tutti uguali. Questo è fisiologico. E ognuno di loro va su e giù, cambia, ed è

questa la complicazione. Questo crea un problema fisico perchè in base alle leggi dei gas, siccome gli

alveoli sono tutti comunicanti tra loro c’è la possibilità che se in un alveolo più piccolo si crea 1

pressione maggiore, questo s dovrebbe svuotare in quello più grande. Ma questo non succede.

Ci deve essere qualcosa altro meccanismo che impedisce questo svuotamento. Guardando la diapositiva,

vedete il disegnino con le palline nere (molecole con attività d superficie) Ad esempio i detersivi che

sciolgono i grassi la stessa cosa accade x la digestione ma lo tratteremo in seguito. Questo c interessa

anche nell’alveolo. In linea generale se quelle molecole che stanno in superficie in base alla loro forza d

coesione esercitano una certa tensione superficiale se però io metto in superficie 4 0 5 molecole d quelle

nere (diverse da quelle dell’acqua) la forza d coesione cambia. E’ evidente che se in superficie c sono 10

molecole e 4 sono diverse, che non esercitano la stessa forza, ma una minore, io ho ridotto la tensione

superficiale.

Se c’è né una sola diversa l’ho ridotta di poco. Questo è quello che accade con i detersivi, che sono

capaci di intromettersi tra le altre molecole diminuendo la tensione superficiale, specialmente per quanto

riguarda i grassi. Questo accade anche per la nostra digestione. Nell'alveolo analogamente abbiamo un

sistema a due viscosità: l’aria e il liquido che è molto più viscoso.

In base alla variazione di volume la tensione superficiale del liquido alveolare è variabile, ritorniamo

quindi al problema della variazione. Quando noi respiriamo entra l’aria, che entra per un fatto meccanico,

aumentando il volume dei polmoni, cioè abbiamo creato una depressione, ridotto la pressione alveolare e

l’aria viene aspirata, a differenza della rana che fa tutto il contrario. Il problema è che questo liquido

particolare che contiene queste sostanze ha la capacità d fare quello che fanno le palline nere (Leggi di

Laplace) se aumenta la pressione dall’interno, quindi dall’alveolo, è evidente che è capace di distendersi

quindi si ha un aumento di diametro cioè un aumento della superficie dell’alveolo, poiché è diventato più

grande. Se c’è un aumento d pressione dall’interno aumenta il diametro. Poiché stiamo nel polmone che

ha una forza elastica di ritorno, più si estende, più tende a tornare indietro questo è vero, però è chiaro

che il limite è dato dalla forza elastica (x = forza elastica d ritorno) però se cambia la superficie lo strato

di surfactant avrà 1 spessore diverso a secondo del diametro perchè se è piccolo sarà più doppio quindi ci

saranno meno molecole in superficie se l’alveolo si espande come fa almeno 16-18 volte al minuto

(frequenza respiratoria) quindi quello strato di liquido nell’aumentare il diametro diventa più sottile: più

cellule tendono a determinare tensione superficiale quindi tutte le cellule si dispongono a livello

superficiale, quindi se la superficie è maggiore più molecole sono in superficie e la tensione superficiale

aumenta . All’aumento della pressione aumenta anche la “controforza” quindi è un meccanismo che però

1

dovrebbe stabilizzare il sistema perchè premo da dentro aumento il diametro più molecole in superficie

più tensione superficiale che tende a chiudere. Quindi se aumenta la pressione c’è una controforza che

automaticamente essendo poste più molecole in superficie tendono ad aumentare la controforza in

rapporto al diametro. Così quando si diminuisce, meno molecole in superficie riduzione della forza. Però

non è molto stabile questo sistema perchè se aumento molto la pressione dall’interno l’alveolo potrebbe

scoppiare, se invece diminuiamo d molto la controforza tenderebbe a schiacciare. Questo è un sistema

che entro certi limiti è abbastanza equilibrato, oltre diventa molto instabile. Il punto è che il surfactant dà

una maggiore stabilità, questo liquido con queste molecole diverse, fa quello che fanno1pò quelle palline

nere, c’è1certa quantità di liquido sulla parete dell’alveolo con un certo numero abbastanza costante di

queste palline nere, x intenderci. Quando aumenta la superficie le molecole che sono in numero fisso

sono relativamente minori e questo favorisce l’abbassamento della tensione superficiale perchè ognuna d

queste palline nere riducono la forza, quindi se ce n’è solo una la ridurranno poco. Quindi se la superficie

aumenta la tensione tende diminuire perchè sono più molecole . Nella diminuzione della superficie

quindi del volume dell’alveolo, sono sempre quelle di numero, quando in rapporto alla superficie hanno

un maggiore effetto. Queste servono in sostanza a determinare una certa stabilità del sistema che oscilla

perchè altrimenti senza questo sistema all’aumento della pressione quelle molecole poiché la superficie è

maggiore hanno minore effetto nel diminuirla e quindi aumenta la controforza. Al contrario quindi si

riduce il volume si riduce la superficie già si riduce la tensione superficiale ma ci stanno quelle molecole

che in % saranno meno perchè la superficie è minore e determineranno 1sistema di equilibrio del

sistema. Andiamo a vedere questo grafico, il problema è sempre quello se vario la pressione come

aumenta il volume.. varia sempre nello stesso modo o in modo diverso? Perchè non è detto, all’inizio può

essere direttamente proporzionale poi non più, sempre perchè questi non sono corpi ideali, ma deve

essere adattato al nostro sistema, il polmone non è ideale, ha attrito, segue la legge fino a un certo punto.

Se in condizioni normali io respiro e c’è il surfactant, se io vario la press, la aumento, ci sarà una data

variazione di volume che segue una linea più o meno ondulata. Non è direttamente proporzionale (non è

ideale) fino a un certo punto corrisponde un aumento di volume abbastanza proporzionale. Per una certa

fase iniziale è abbastanza proporzionale, anche se non è proprio ideale, ci si avvicina. Dopo d che questa

cosa non è più possibile per esempio passando da 12 a 16 la variazione è minore rispetto al passaggio

tipo da 4 a 8 questo significa che la variazione di espansione dell’alveolo non è sempre uguale, in seguito

devo applicare una forza maggiore per ottenere una stessa variazione di volume. Facciamo un

esperimento se prendiamo a qualcuno e gli svuotiamo i polmoni aria e ci mettiamo dell’acqua. Quando

riempio tutto il sistema con acqua ho abolito l’interfaccia o almeno l’ho spostata all’est ma a livello

alveolare non c’è più perchè è acqua-acqua, la tensione superficiale non c’è più. Se vado a fare la stessa

cosa variando la press e vedendo il volume, quando c’è l’assenza d tensione superficiale, a press 8

normalmente il volume qui è 70, senza tensione superficiale il volume è molto di più come la stessa

press. Prima c’era una controforza che tendeva a chiudere che era la tensione superficiale (le molecole in

superficie che tendono a chiudere) noi abbiamo dimostrato in questo modo che se io tolgo l’interfaccia c

vuole meno forza x avere un volume maggiore o per avere con la stessa press prima avevo 70-80 di

volume di variazione io ora ho 170 di volume di variazione. Quindi con l’interfaccia ho una maggiore

capacità d aumentare il volume. Il sistema non è equilibrato. Se aumento la tensione superficiale con la

stessa press il volume è ancora min. Questo è 1esperim che serve capire che la tensione superficiale c’è

normalmente, se l’abolisco una X forza mi può dare una variazione di volume magg. Questo è1concetto

statico però. Poi c’è il problema dell’inspirazione e espirazione io devo and a vedere che cosa s stabilizza

ad ogni variazione di pressione interna che ad ogni espirazione s deprime, s riduce la press intralveolare

che dovrebbe portare a un collabimento dell’alveolo. Quando aumenta il volume o diminuisce, dovrebbe

scoppiare o si riduce, perchè la pressione interna se aumenta quando s riduce il volume, invece non arriva

a fare questo, viene stabilizzata dalla presenza di quelle molecole nere che sono capaci d bilanciare la

variazione di volume. Quando andiamo a vedere su quest’altro schema che c’è sempre la tensione

superficiale in rapporto alla superficie in %della superficie max possibile. Il sistema sarà un alveolo,

questa è la condizione normale. Se io vario la superficie dal 20% la porto al max possibile, voglio sapere

come varia la tensione superficie, man mano che aumenta la superficie, la tensione superficie tende ad

aumentare fino a un max questo è stato fatto su un estratto d polmone. Normalmente succede che

all’aumento della superficie c’è l'aumento non proporzionale come vedete dall’andamento perchè

ricordate che non è una cosa ideale, quindi le variazione vanno sec un andamento diverso, che non è una

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (ordinamento U.E. - durata 6 anni) (CASERTA, NAPOLI)
SSD:
Docente: Brizzi G.
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher valeria0186 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fisiologia e Biofisica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Seconda Università di Napoli SUN - Unina2 o del prof Brizzi G..

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