Riassunto esame Fisiologia Generale, prof. Veicsteinas, libro consigliato Fisiologia Applicata allo sport, McArdle - cap. 12

ANATOMIA DELLA VENTILAZIONE

Il flusso di aria che entra dalla bocca e dal naso viene filtrato e umidificato nella trachea per poi

passare nei bronchi e bronchioli i quali conducono l'aria inspirata agli alveoli.

I polmoni rappresentano l'area di scambio dei gas dell'organismo. Pesano totalmente 1 kg e il

volume che contengono è di 4-6 L.

Gli alveoli rappresentano le unità terminali del polmone. Su ciascun alveolo sono presenti piccoli

pori di Kohn che:

– disperdono il surfattante per ridurre la tensione superficiale

– garantiscono una maggior espansione alveolare

– consentono il passaggio di gas tra alveoli adiacenti per garantire la ventilazione indiretta di

alveoli dove l'aria non può raggiungere direttamente ad esempio per enfisema.

A riposo in un minuto, circa 250 mL di O2 diffondono dall'aria alveolare verso il sangue e circa 200

mL di anidride carbonica diffondono in senso inverso (questi valori possono aumentare di 25 volte

durante l'attività).

MECCANICA RESPIRATORIA

Zone di conduzione: trachea e bronchioli terminali; detto spazio morto dato che non contengono

alevoli. Funzioni:

– trasporto aria

– umidificazione

– riscaldamento

– filtraggio

– secrezione immunoglobuline

Zone di transizione: dotti alveolari e alveoli; rappresenta il sito di scambio dei gas e occupa circa

2,5-3 L, la porzione più ampia del volume polmonare. Funzioni:

– produzione surfattante

– attivazione e inattivazione di molecole nell'endotelio capillare

– funzioni endocrine

Legge di Fick: il processo di diffusione si basa su questa legge; la quantità di gas che diffonde

attraverso una membrana è direttamente proporzionale alla superficie di scambio, a una costante

di diffusione e alla differenza di pressione parziale del gas esistente tra le due facce della

membrana, ed inversamente proporzionale allo spessore della membrana.

Inspirazione

Il diaframma si abbassa nella cavità addominale per 10 cm. L'allargamento della cavità toracica

espande i polmoni, causando una diminuzione della pressione intrapolmonare. Durante

l'inspirazione i muscoli scaleni e intercostali esterni si contraggono, causando una rotazione e un

sollevamento delle coste e rendendole più orizzontali. Gli atleti quando arrivano esausti al traguardo,

respirano mantenendo il tronco flesso in avanti per favorire il ritorno venoso e minimizzare gli

effetti della gravità sui movimenti respiratori.

Espirazione

Processo passivo che risulta da due fattori:

– naturale sgonfiamento dei polmoni

– rilascio muscoli inspiratori

Durante l'espirazione le coste si abbassano e il diaframma risale comprimendo i gas alveolari, così

che l'aria si muove verso l'esterno.

Durante un esercizio strenuo i muscoli espiratori (intercostali interni e addominali) intervengono

attivamente per ridurre le dimensioni del torace. Ciò rende l'espirazione più rapida.

Surfattante

Miscela prodotto dalle cellule epiteliali alveolari. Si distribuisce sulla superficie alveolare e svolge

la funzione di diminuire la tensione della superficie alveolare, contribuendo ad aumentare la

compliance del polmone. L'effetto è quello di ridurre lo dispendio energetico dovuto al lavoro

respiratorio.

VOLUMI E CAPACITA' POLMONARI

Volumi polmonari statici

–

TV: volume corrente volume di aria inspirato ed espirato ad ogni atto respiratorio (0,5 L)

–

IRV: volume di riserva inspiratoria 2,5 - 3,5 L inspirati oltre il TV

–

ERV: volume di riserve espiratoria volume che il soggetto può espellere rispetto al valore di fine

espirazione (1,5 L) –

VC: capacità vitale volume spostato durante una manovra completa di IRV e ERV (4-5 L)

– –

RV: volume residuo quantità di aria nei polmoni dopo un'espirazione massimale ERV (1 1,4 L)

–

TLC: capacità polmonare totale VC + RV è il volume totale di aria che possono contenere i

polmoni (6 L) –

FRC: capacità funzionale residua volume di aria che rimane nei polmoni dopo una espirazione

normale TV.

Volumi polmonari dinamici

FEV: volume espirato forzato in 1 s. Il rapporto tra FEV1 e VC è un indice della capacità di

generare un flusso espiratorio che dipende dalla pressione esercitata dai muscoli respiratori e dalle

resistenze polmonari. I soggetti normali il FEV può essere l'85% del VC.

–

MVV: massima ventilazione volontaria valuta la capacità ventilatoria di un soggetto che viene

invitato a respirare profondamente e rapidamente per 15 s.

Non esistono differenze in capacità vitale tra giovani normali, campioni olimpici, mezzofondisti e

soggetti sedentari. Perciò i valori dei volumi polmonari non forniscono informazioni importanti

sullo stato di allenamento.

VENTILAZIONE POLMONARE

Ventilazione polmonare totale (Ve)

Al minuto in condizioni di riposo un soggetto normale compie 12 atti respiratori (frequenza), con un

volume corrente di 0,5 L (profondità).

Ve = 12 x 0,5 L = 6 L*min

Perciò la ventilazione polmonare totale è di 6 L e dipende dalla frequenza e profondità del respiro.

La frequenza respiratoria può arrivare a 35-40 atti al minuto. Il TV può arrivare a sua volta a 2 L e

perciò la ventilazione polmonare a più di 100 L/min. Sono stati rilevati valori di 160 L/min fino a

208 L/min.

Ventilazione alveolare (Va)

Una parte del volume di aria inspirato non giunge negli alveoli ma si ferma nello spazio morto.

Questo in soggetti adulti è di 150 mL. Perciò con un'inspirazione di 500 ml solo 350 ml

raggiungono gli alveoli (500-150); pertanto nella successiva inspirazione i 500 ml inspirati

rappresentano una miscela tra aria proveniente dallo spazio morto (150 ml) e l'aria proveniente

dall'ambiente (350 ml) → ciò serve ad evitare brusche variazioni della composizione dell'aria

alveolare e mantiene costanti i gas nel sangue arterioso.

–

Va = (500 ml 150 ml) * 12 min = 4,2 L/min

Rapporto ventilazione-perfusione: in condizioni di riposo Va = 4,2 L/min, mentre la gittata

cardiaca quindi il sangue che attraversa i polmoni è di 5 L/min. Perciò il rapporto ventilazione-

perfusione è di 0,84 (4,2 Lmin / 5 Lmin). In pratica per ogni litro di sangue che scorre nei polmoni

in 1 min si ventilano 0,84 L di aria.

Nel corso del lavoro intenso si verifica un aumento della ventilazione maggiore rispetto all'aumento

della flusso sanguigno provocando un aumento del rapporto fino ad un valore di 5.

Ci sono condizioni in cui gli alveoli non garantiscono un'ottimale funzione di scambio di gas. Per

due ragioni:

– sono scarsamente perfusi: si parla di spazio morto funzionale. In alcune situazioni

patologiche alcuni alveoli si comportano come spazio morto addizionale.

– → il sangue che perfonde gli alveoli non

Sono scarsamente ventilati: fenomeno dello shunt

va incontro a processi diffusivi e perciò rimane venoso e si mescola al sangue che si è arterializzato.

Frequenza respiratoria e profondità respiro: durante un esercizio moderato la ventilazione

alveolare aumenta soprattutto per un aumento della profondità del respiro. L'aumento del volume

corrente durante un esercizio si realizza principalmente a spese della riserva inspiratoria e in

minor misura a spese della riserva espiratoria. Con un aumento dell'intensità di esercizio il volume

corrente non supera il 60% della capacità vitale e perciò da questo momento l'aumento della

ventilazione si realizza per l'incremento della frequenza.

MODIFICAZIONI DELLA NORMALE RESPIRAZIONE

Iperventilazione

Aumento della ventilazione che supera le necessità metaboliche di consumare ossigeno ed eliminare

anidride carbonica. L'iperventilazione abbassa la quantità di CO2 negli alveoli e ciò diminuisce la

concentrazione di H+ e di conseguenza il pH del sangue si alza (alcalinizza).

Dispnea

Sensazione di difficoltà alla respirazione. Si accompagna ad un eccesso di CO2 nel sangue arterioso.

Ciò stimola il centro respiratorio ad aumentare la profondità e la frequenza del respiro. La dispnea è

dovuta a un basso livello di allenamento e una muscolatura respiratoria poco allenata.

Manovra di Valsalva

E' uno sforzo espiratorio effettuato con la glottide chiusa. È effettuato durante sforzi brevi ed intensi

come sollevamento pesi e ha lo scopo di irrigidire la gabbia toracica e la cavità addominale,

facilitando l'azione dei muscoli e l'esecuzione del movimento.

Una manovra di Valsalva prolungata provoca una caduta della pressione sanguigna. Infatti

l'aumento della pressione intratoracica dovuta a questa manovra si trasmette alle pareti delle vene