Fisiologia umana I - apparato respiratorio

VIE RESPIRATORIE

Le vie respiratorie si dividono in:

1. Vie respiratorie superiori: includono la cavità nasale, la cavità orale e la faringe. Dopo la faringe, che costituisce una via di passaggio comune per l'aria e per il cibo, le vie per il passaggio di questi elementi divergono.
2. Il tratto respiratorio: forma la via per l'aria e può essere diviso funzionalmente in due componenti: la zona di conduzione e la zona respiratoria

La zona di conduzione (laringe, trachea, bronchi e bronchioli) permette il passaggio dell'aria dalla laringe ai polmoni. La zona di conduzione è ricoperta da un epitelio che contiene le cellule a calice e le cellule ciliate. La zona respiratoria (bronchioli respiratori, dotti alveolari, alveoli e sacchi alveolari) è la sede degli scambi di gas nei polmoni. Gran parte di questi dotti di conduzione è circondata da fibre muscolari lisce. Questa muscolatura liscia presenta recettori noradrenergici che hannofunzione broncodilatatoria e recettori colinergici ², muscarinici, che hanno invece a funzione bronco costrittiva. Quindi questa muscolatura liscia che avvolge essenzialmente i bronchi, ma gran parte della zona di conduzione, può determinare una bronco costrizione o una broncodilatazione. Questa bronco costrizione o una broncodilatazione avviene grazie al sistema nervoso autonomo: - il simpatico attraverso la noradrenalina e i recettori β determina la broncodilatazione ², - il parasimpatico attraverso i recettori colinergici muscarinici determina una bronco costrizione. STRUTTURA DELLE VIE AEREE Nello schema in basso possiamo osservare che nel sistema di conduzione abbiamo presenza di ciglia, muscolo liscio e di cartilagine (fino a livello di trachea e bronchi); già a livello dei bronchioli non troviamo più la cartilagine. Nella zona respiratoria ormai la cartilagine è scomparsa e la muscolatura liscia la troviamo nei bronchioli respiratori e nei dotti alveolari.a livello dei sacchi alveolari non esistono più né le ciglia, né il muscolo liscio e né la cartilagine. La differenza fra bronchiolite (nei bambini) e bronchite asmatica (negli adulti) sta nel fatto che la muscolatura che viene ad essere contratta sta nei bronchi più alti o nei bronchi più piccoli. TRACHEA La seguente immagine illustra la biforcazione della trachea in bronco destro e bronco sinistro. Il bronco destro è un po' più grande e un po' più tozzo rispetto al bronco sinistro e, soprattutto, il bronco destro ha un angolazione maggiore rispetto al bronco sinistro. Ciò è dovuto essenzialmente per il rapporto con il cuore, ma questa particolare struttura dei due bronchi è importante soprattutto quando inaliamo dei corpi estranei. Infatti, risultando il bronco destro essere quasi la naturale continuazione della trachea (oltre ad essere più grande), è questa la via che seguiranno i corpi.momento in cui inspiriamo una parte di aria resta intrappolata nelle vie di conduzione, questo volume di aria intrappolata viene chiamato spazio morto anatomico e si aggira intorno ai 150 ml. Invece, lo spazio morto fisiologico è tutto quel volume di aria che non partecipa allo scambio gassoso. Questo include sia lo spazio morto anatomico sia quel volume di aria che resta negli alveoli e che non viene utilizzato per lo scambio gassoso. Quindi, lo spazio morto fisiologico è dato dalla somma dell'area delle vie di conduzione e dell'area all'interno degli alveoli che non viene utilizzata dal nostro organismo per gli scambi.fisiologico tutta l'aria presente negli alveoli viene utilizzata per gli scambi. Possiamo dire che nel soggetto normale lo spazio morto anatomico e lo spazio morto fisiologico coincidono. Ma tutta la prima parte delle vie aeree, fino alla 17 generazione, non partecipano agli scambi gassosi (spazio morto anatomico). Gli scambi avvengono dalla 17 generazione in poi. La pleura costituisce il sacco sieroso in cui sono contenuti i polmoni. Presenta due foglietti: 1. Viscerale: aderente alla superficie polmonare 2. Parietale: che ricopre l'intera superficie interna della cavità toracica All'interno di questi due foglietti, viscerale e parietale c'è del liquido (come fosse un palloncino che avvolge il polmone). Per la presenza di questo sottile strato di liquido al loro interno, vi è la possibilità di far scorrere i due foglietti l'uno sull'altro senza creare attrito. Inoltre la presenza di questo liquido è anche.

importante perché evita lo scollamento dei due foglietti, che rimangono quindi praticamente aderenti. Questo spazio fra i due foglietti delle pleure non comunica con l'esterno.

LOBULO POLMONARE
La figura illustra un lobulo polmonare costituito da un ricco corredo di alveoli circondati da vasi.

STRUTTURA DEGLI ALVEOLI POLMONARI
All'interno di questi alveoli sono contenuti 3 tipi di cellule:
• Pneumociti di tipo I
• Pneumociti di tipo II, che rappresentano il 10% di tutte le cellule e che sono quelli che producono il surfattante
• Macrofagi

SURFATTANTE
Il surfattante è una miscela di fosfolipidi che tappezza l'alveolo prodotta dai pneumociti di tipo 2. Principale componente è il dipalmitoil fosfatidilcolina (DPPC), poi ci sono delle apoproteine e degli ioni calcio. I fosfolipidi hanno una testa idrofila e due code parallele idrofobe (ac. grassi), che si allineano negli alveoli con le code che guardano il lume alveolare. Durante l'inspirazione

si allontanano, con conseguente aumento della tensione superficiale, nell'espirazione si avvicinano con diminuzione della tensione superficiale.

IL SURFATTANTE:

• È una sostanza tensio-attiva: riduce la tensione superficiale all'interno dell'alveolo (è come una struttura liquida che avvolge la parte interna dell'alveolo). Chiaramente, riducendo la tensione superficiale, riduce anche la pressione collassante e quindi la tendenza degli alveoli al collasso. Questo avviene per la legge di LAPLACE.
• La produzione di surfattante inizia ad essere sufficiente dopo il 7° mese di gestazione.
• La sostanza tensioattiva polmonare (surfactant) riduce la tensione superficiale ed il rischio di collassamento.
• La legge di LAPLACE dice che la pressione è uguale a due volte la tensione fratto il raggio. Quindi: diminuendo il raggio, durante il rimpicciolimento degli alveoli, la pressione collassante aumenta. Il surfattante diminuisce la tensione, per cui riduce la

pressione collassante, secondo la legge di Laplace. Diminuendo la tensione sarà anche minore la forza che i muscoli della respirazione devono imprimere per far dilatare il polmone. Il collasso dell'alveolo, quindi, avviene sia quando: - la tensione superficiale è ingrandita (quindi quando c'è poco surfattante); - gli alveoli sono piccoli. Quindi la forza che i muscoli respiratori devono imprimere al polmone è notevole, tanto che, a volte, il polmone non riesce nemmeno a dilatarsi e gli alveoli restano collassati. Ciò può accadere soprattutto nei neonati prematuri. I neonati hanno già gli alveoli con un raggio pari a 1/4 di quello degli adulti e quindi hanno una forza collassante maggiore di 4 volte per la legge di Laplace. Ma, se oltre ad essere neonati, sono anche prematuri, cioè nascono per esempio al 7° mese, i pneumociti di II tipo non hanno ancora prodotto surfattante quindi oltre ad avere gli alveoli piccoli hanno.

Anche poco surfattante e quindi la pressione collassante aumenta di 6-8 volte rispetto a quella dell'adulto. Questa condizione prende il nome di distress respiratorio del neonato prematuro, che porta a morte del bambino, perché i muscoli respiratori non sono in grado di vincere questa pressione collassante, a meno che non si assistano nella ventilazione.

ALVEOLI POLMONARI
L'area e la superficie di scambio ossigeno-anidride carbonica a livello dei nostri alveoli raggiunge i 50-1002m . Più o meno l'area di un campo da tennis!!!
Nei nostri polmoni abbiamo più o meno 300.000.000 di alveoli, che sviluppano una superficie di scambio di 2100 m . Respiriamo circa 6l di aria al minuto, cioè circa 10.000l nelle 24 ore

Frequenza respiratoria
Sia la frequenza respiratoria che la respirazione dipendono dall'età del soggetto, come la frequenza cardiaca. La frequenza cardiaca e respiratoria è decisamente maggiore nei neonati rispetto alle persone adulte.

Per esempio, la frequenza cardiaca normale negli adulti è circa 60-100 battiti/min e la frequenza respiratoria fra i 12 e i 20 respiri al minuto. Ma se andiamo a considerare un neonato vedremo che la frequenza cardiaca arriva fino a 120-160 battiti al minuto e circa 30-50 o anche 60 atti respiratori al minuto. Per questo quando si esamina un elettrocardiogramma bisogna tenere in conto l'età del soggetto.

VALORI NORMALI	CARDIACA	RESPIRATORIA
ADULTO	60-100 bpm	12-20 apm
ADOLESCENTI	60-105 bpm	12-20 apm
BAMBINI 6-10 anni	70-110 bpm	15-30 apm
BAMBINI 3-5 anni	80-120 bpm	20-30 apm
BAMBINI 1-3 anni	80-130 bpm	20-30 apm
LATTANTI 6-12 mesi	80-140 bpm	20-30 apm
LATTANTI 0-5 mesi	90-140 bpm	25-40 apm
NEONATI	120-160 bpm	30-50 apm

MECCANICA RESPIRATORIA L'atto respiratorio consta di: - una fase inspiratoria: quantità di aria atmosferica che viene immessa nell'apparato respiratorio - una fase espiratoria: quantità di aria che viene espulsairatoria, composta principalmente dal diaframma e dai muscoli intercostali, si contrae durante l'inspirazione. Questa contrazione provoca un aumento del volume della cavità toracica, che a sua volta riduce la pressione intrapleurica. La riduzione della pressione intrapleurica crea un gradiente di pressione tra la cavità pleurica e l'ambiente esterno, consentendo all'aria di entrare nei polmoni. Durante l'espirazione, la muscolatura respiratoria si rilassa, causando una diminuzione del volume della cavità toracica. Questo aumento della pressione intrapleurica spinge l'aria fuori dai polmoni verso l'ambiente esterno. In sintesi, la respirazione è un processo attivo che coinvolge la contrazione muscolare per generare gradienti di pressione, consentendo all'aria di entrare ed uscire dai polmoni. Durante l'inspirazione, la pressione intrapolmonare è negativa, mentre durante l'espirazione è positiva.