Riassunto esame Fisiologia Generale, prof. Veicsteinas, libro consigliato Fisiologia dell'Uomo - cap. 12

Cap 12 Polmone

12.1. Funzione principale

La vita delle cellule è garantita da: O₂+substrati energetici = CO₂+H₂O+energia (ATP). O₂ e CO₂ sono gas respiratori. Ogni minuto l'individuo standard consuma 250 ml di O₂ e produce 200 ml di CO₂. Nell'esercizio muscolare si arriva anche a 3-5 l di O₂ e CO₂ consumato e prodotta.

Attraverso lo scambio di aria dall'alveolo all'ambiente (ventilazione polmonare), la pressione dei gas respiratori nell'alveolo, per un dato valore di pressione barometrica, è mantenuta costante indipendentemente dal metabolismo.

Il controllo della ventilazione avviene per feedback; nell'aorta e alla biforcazione della carotide sono posti dei recettori che rilevano la pressione parziale di O₂ e CO₂ e informano il centro respiratorio. Un lieve aumento della PCO₂ e diminuzione di PO₂ nel sangue arterioso fa aumentare la ventilazione per portare le pressioni dei gas a valori normali.

12.2. Altre funzioni del sistema respiratorio

Al sistema respiratorio è deputata anche la funzione di modificare la quantità dell'aria inspirata attraverso la cavità orale o nasale. La respirazione nasale a bocca chiusa è tipica della condizione di riposo e di bassa ventilazione. È vantaggiosa perchè depura l'aria e la riscalda. La depurazione è effettuata dai peli della mucosa della cavità nasale, dalle ciglia dell'epitelio delle vie aeree. Tale operazione è impedita dal fumo. Il flusso d'aria che attraversa il naso incontra una notevole resistenza in faringe.

A riposo il lavoro dei muscoli respiratori che serve per mantenere un flusso adeguato attraverso le resistenze offerte dalla cavità nasale è trascurabile, ma diventa insopportabile o di ostacolo all'ossigenazione in condizioni di elevata ventilazione. Valore soglia di ventilazione per la respirazione orale è 30 ml. Nella respirazione orale l'aria è spinta direttamente nella faringe, essendo la cavità nasale chiusa dal velo palatino (velo pendulo). Il riscaldamento dell'aria è minore perchè questa passa direttamente dalla faringe alla laringe dove la glottide offre la massima resistenza al flusso d'aria.

La manovra di Valsalva: consiste in una profonda inspirazione cui segue una forte contrazione dei muscoli espiratori mantenendo volontariamente chiusa la glottide. La pressione nel polmone arriva fino a 150 mmHg; serve per l'espulsione di un corpo estraneo dalla trachea, presente con la tosse, durante sollevamento pesi, parto, durante la defecazione e durante la manovra di compensazione durante l'immersione in apnea.

12.3 Richiami di anatomia funzionale

Sistema respiratorio:

• Vie aeree superiori
• Polmone
• Gabbia toracica (delimitata inferiormente dal diaframma)
• Parete addominale

Il polmone non ha una propria struttura infatti se estratto dalla gabbia toracica tenderà ad assumere una forma compatta, afflosciata con poche unità d'aria. La struttura presenta poche fibre muscolari, molto elastica. Quando non è mantenuto espanso da strutture extrapolmonari esso tende a collassare espellendo tutta l'aria.

12.3.1. Vie aeree

L'aria dopo aver attraversato le cavità nasali, faringe e laringe entra in trachea la quale si suddivide in 2 bronchi principali i quali si dividono in condotti sempre più piccoli e corti (bronchioli).

La trachea, i bronchi e i bronchioli (1 mm di diametro) sono dotati di una struttura cartilaginea ad anello incompleto con quantità discrete di fibre muscolari lisce la cui contrazione provoca una riduzione del lume (attacco di asma) aumentando le resistenze al flusso d'aria. Hanno solo la funzione di trasporto dei gas → le prime 16 generazioni vie di conduzione rappresentano lo spazio morto che ha volume di 150 ml.

A partire dalla 16^a generazione iniziano ad apparire i primi alveoli che aumentano di numero → fino alla 19^a generazione vie di transizione. Dalla 20^a generazione i bronchioli sono tappezzati da alveoli che terminano nella 23^a generazione nei sacchi alveolari. Dalla 16^a generazione i gas contenuti sono in grado di interagire con il sangue e quindi di creare scambi gassosi in quanto i singoli alveoli sono ricoperti da capillari formando l'unità funzionale alveolo-capillare. Volume totale d'aria negli alveoli polmonari 3000 ml.

12.3.2. Unità funzionale alveolo-capillare

Il singolo alveolo ha una sezione di 0,3 mm (300 micron). È costituito da un singolo strato di cellule epiteliali (pneumociti I ordine) e da un secondo strato (pneumociti II ordine) che producono il sottile velo di liquido che riveste tutti gli alveoli. Presenti macrofagi per pulire da batteri e particelle inalate.

I capillari polmonari si trovano su ogni alveolo e hanno un diametro di 10 micron (globulo rosso 7,2 micron). Volume di sangue nei capillari = 70 ml. Volume di sangue in tutta la piccola circolazione = 500 ml. Flusso in uscita dal ventricolo dx = 5 l/min come ventricolo sx. Pressione nel capillare = 5 mmHg. Superficie di scambio = 80 m². Attorno al singolo alveolo si dispongono circa 1000 capillari. L'epitelio alveolare e l'epitelio capillare è separato dalla sola membrana basale comune ad entrambi. Perciò la distanza tra l'aria nell'alveolo e il sangue nel capillare è di 0,5 micron. La membrana è sufficiente resistente per non far passare la parte corpuscolata del sangue.

I due flussi (perfusione e ventilazione) sono regolati su base inconscia da recettori di pressione parziale di O₂ e CO₂ e di pressione del sangue (nelle grosse arterie, centri di controllo bulbare).

12.4 Volumi polmonari

12.4.1. Ripartizione dei volumi polmonari

Soggetto seduto

• CFR = capacità funzionale residua: al termine di una espirazione normale il polmone contiene una quantità di gas (O₂, CO₂, N, vapore acqueo) il cui volume è 3 l.
• VRE = volume di riserva espiratoria (1,5 l) può essere espirata con un'espirazione massima volontaria ed è una riserva di aria nel polmone che durante l'espirazione a riposo non viene utilizzata.
• VR = volume residuo (1,5 l) anche dopo una massima espirazione; non può essere espirata a meno che non collassi il polmone.
• CI = capacità inspiratoria (3 l) volume di aria introdotta nei polmoni con un'inspirazione forzata e massimale
• VC = volume corrente o tidal volume (0,5 l) volume d'aria che il soggetto incamera ad ogni singola inspirazione.
• VRI = volume di riserva inspiratoria (2,5 l) volume d'aria dopo una massima inspirazione.
• CPT = quantità di aria che il volume può contenere 6 l (CFR+CI). Di questi 6 l è possibile con una espirazione forzata espellere 4,5 l rimanendo solo con 1,5 l che è il volume residuo. Questa è la capacità vitale = CV.

Soggetto sdraiato

La CFR diminuisce a favore della CI → dovuto alla gravità. In stazione eretta i visceri addominali stirano il diaframma e polmone verso il basso aumentando il suo volume. Inoltre in stazione eretta il sangue nel polmone si riduce notevolmente favorendo l'espansione degli alveoli polmonari. La CFR è una sorta di riserva di gas respiratori del polmone e funge il ruolo di compensazione. È sempre disponibile per il passaggio di gas verso e dal sangue, minimizzando le variazioni di pressione ad ogni atto respiratorio. Durante l'inspirazione (CI = 0,5 l) l'aria che entra si mescola con i 3 l già presenti modificando solo di pochi mmHg le pressioni parziali dei gas respiratori. Durante l'attività muscolare il volume corrente aumenta fino ad un massimo di due terzi della capacità vitale con conseguenze di variazioni delle pressioni parziali.

12.4.2. Misura dei volumi polmonari, spirometro e spirometria

I volumi polmonari si misurano con lo spirometro. Il tracciato spirometrico registra le ritmiche oscillazioni del volume corrente che sono interrotte dalla manovra della massima inspirazione partendo dal CFR (capacità funzionale residua), dalla massima espirazione dopo inspirazione forzata e dalla massima espirazione a partenza dal CFR. La misura della CV (capacità vitale) - espirazione massima e forzata dopo inspirazione massimale - si chiede al soggetto di inspirare al massimo dopo un'espirazione tranquilla. A questo punto il soggetto avrà nel polmone un volume corrispondente alla massima capacità totale. Si chiede allora di espirare con la massima forza e velocità possibile incitandolo ad espirare il più a lungo possibile. Si avrà:

• Capacità vitale (CV o FEV, forced expiratory volume)
• FEV 0,5 s (volume d'aria espulsa dopo mezzo secondo)
• FEV 1 s (volume d'aria espulso dopo 1s)

La pendenza della curva è minore, l'espirazione è ridotta...