Fisiologia - sistema respiratorio

Respirazione cellulare

È deputato alla respirazione cellulare (scambio di gas tra l’atmosfera e le cellule dell’organismo) che comprende:

• Ventilazione
• Scambio di gas a livello polmonare e a livello delle cellule
• Trasporto di gas nel sangue

Il ricambio di aria negli alveoli è un processo intermittente, legato al ciclo respiratorio (12-14/min). È lo scambio di aria tra atmosfera e alveoli.

Volumi

La quantità d’aria spostata durante la ventilazione può essere suddivisa in quattro volumi (che variano sostanzialmente in funzione dell’età, del sesso e dell’altezza):

• Volume corrente: è il volume d’aria che si sposta durante una singola inspirazione o espirazione ed è pari a 500 mL. Ventilazione totale polmonare = 500 ml/min x 12 resp/min = 6000 ml/min. Tuttavia, tenendo conto dello spazio morto (cioè la quota di aria che rimane nella trachea e i bronchi, e che quindi non arriva agli alveoli): ventilazione alveolare = (Volume corrente – Spazio morto) x Frequenza ventilatoria = (500-150) ml/min x 12 resp/min = 4200 ml/min
• Volume di riserva inspiratorio: è il volume aggiuntivo inspirato oltre al volume corrente (sei volte maggiore del volume corrente = 3000 ml)
• Volume di riserva espiratorio: è il volume di aria eliminato forzatamente dopo la fine di un’espirazione tranquilla ed equivale circa a 1000 mL
• Volume residuo: è il volume di aria che rimane a livello polmonare quando si è eliminata la maggior quantità di aria possibile ed è pari 1200 mL

Capacità vitale e capacità polmonare

• Capacità vitale (4500 ml): Somma del volume corrente e del volume di riserva inspiratorio ed espiratorio. È pari al massimo volume di aria che può essere spostato durante un atto respiratorio (inspirazione + espirazione).
• Capacità polmonare totale (5700 ml): Somma della capacità vitale e del volume residuo.

Flusso

Il flusso d’aria dentro e fuori dai polmoni:

• È determinato da gradienti di pressione generati da una pompa (cioè il diaframma, i muscoli intercostali e scaleni).
• Risponde alla legge per cui:
  • Il flusso aereo segue un gradiente di pressione (ΔP).
  • Il flusso diminuisce quando la resistenza (R) del sistema aumenta.

Flusso = ΔP = (P_alv - P_atm) / R

Pressione

Gradiente di pressione: un gas passa da una pressione maggiore a una pressione minore. Sono tre:

• Pressione atmosferica (P_ATM): è costante.
• Pressione alveolare (P_ALV): è la pressione negli alveoli e deve essere superiore alla pressione atmosferica durante l’espirazione e inferiore alla pressione atmosferica durante l’inspirazione.