Fisiopatologia respiratoria

FISIOPATOLOGIA RESPIRATORIA

INTRODUZIONE: la respirazione ha il compito di garantire gli scambi gassosi tra aria ambiente e

cellule per: fornire adeguato apporto di ossigeno ai tessuti ed eliminare la CO . Per mantenere

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questa omeostasi il sistema respiratorio lavora in parallelo con il sistema cardiocircolatorio. Si ha

come struttura:

1. Compartimento extrapolmonare (pompa ventilatoria);

2. Compartimento polmonare (scambi gassosi);

Apparato respiratorio: insieme di organi cavitari in comunicazione tra loro con lo scopo di veicolare

l’aria agli alveoli polmonari dove avvengono gli scambi gassosi:

· vie aeree superiori (cavità nasali, cavità paranasali e faringe);

· vie aeree inferiori (laringe, trachea e bronchi);

· polmoni.

Epitelio respiratorio: mucosa rivestita da epitelio cilindrico pseudostratificato con ciglia vibratili

contenente cellule caliciformi mucipare; il drenaggio del muco rappresenta uno dei principali

meccanismi di difesa del sistema respiratorio. L’epitelio tracheobronchiale poggia su una

sottomucosa contenente ghiandole muco-secernenti e cellule muscolari lisce ed è circondata da

una tonaca scheletrica fibro-cartilaginea. La struttura morfofunzionale del polmone:

· alveoli (300 milioni) risultanti dalla divisione dicotomica delle vie respiratorie, con pareti

vascolarizzate ricche di fibre collagene ed elastiche che danno distensibilità ed elasticità;

· surfattante alveolare (dipalmitoil-lecitina): tensioattivo, riduce il dispendio energetico

necessario per dilatare l’alveolo e mantiene la struttura polmonare in equilibrio dinamico,

impedendo il collasso di alcuni alveoli e la successiva distruzione di altri.

Pneumociti di tipo I: hanno forma appiattita e ricoprono il 95% della superficie alveolare.

Pneumociti di tipo II: a forma globosa, secernono il surfattante alveolare; costituiscono la fonte di

cellule nei meccanismi di riparazione dell’epitelio alveolare dopo la distruzione degli pneumociti di

tipo I.

L’endotelio alveolare poggia su una membrana basale che, nelle porzioni più sottili, è fusa con la

membrana basale dell’endotelio capillare. Adesi vi sono i macrofagi alveolari (da monociti ematici),

anche mastociti e raramente linfociti o monociti.

Il fluido che bagna le cellule epiteliali alveolari contiene: surfattante, fibronectina e

immunoglobuline (opsonizzazione o lisi dei microrganismi che raggiungono la cavità alveolare).

Lo scambio gassoso è determinato dalla pressione parziale dei gas a livello alveolare,

dall’adeguatezza della ventilazione, dalla velocità di diffusione e del rapporto ventilazione-

perfusione.

1) Pressione parziale dei gas: dipende dalla loro concentrazione percentuale e dalla pressione

atmosferica; l’O e la CO diffondono rapidamente secondo i rispettivi gradienti di concentrazione

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attraverso la parete alveolare e l’endotelio capillare polmonare. PA di O (100 mm Hg), PA di CO

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(40 mm Hg) sono in correlazione reciproca: ad un incremento della PA di CO (acidosi respiratoria)

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corrisponde una riduzione della PA di O (PA = pressione parziale alveolare);

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2) Ventilazione: processo mediante il quale i polmoni veicolano aria agli alveoli:

· determinata dalle caratteristiche anatomo-funzionali dei polmoni (strutture elastiche, con

fibre collagene e fibre elastiche che resistono all’espansione) e della gabbia toracica

(struttura elastica);

· affinché i polmoni normali possano contenere aria, devono essere distesi da una pressione

esterna negativa che viene fornita dall’espansione della gabbia toracica.

Alterazioni (ipo o iperventilazione) possono essere dovute a patologie del parenchima polmonare

e/o delle vie aeree, oppure a cause extra-polmonari (nervose o muscolo-scheletriche). Esclusione

o riduzione della ventilazione (per ostruzione) causano una ridotta ossigenazione del sangue e

conseguente ipossiemia;

3) Velocità di diffusione: dipende dall’integrità dell’interfaccia alveolo-capillare. L’O e la CO

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diffondono rapidamente secondo i rispettivi gradienti di concentrazione attraverso la parete

alveolare e l’endotelio capillare polmonare. Tutte le cause che determinano aumento dello

spessore (edema polmonare) o riduzione della superficie (enfisema o sclerosi polmonare) della

membrana alveolo-capillare

determinano anche alterazione della diffusione dei gas causando una ridotta ossigenazione del

sangue e quindi ipossiemia;

4) Perfusione: continuo apporto di sangue venoso ai capillari polmonari che mantiene costante il

gradiente della concentrazione dei gas tra alveolo e capillare e determina anche il mantenimento

nel tempo della funzione polmonare.

Eccesso (cioè una maggiore pressione dell’aria), esclusione della ventilazione (per ostruzione) o

alterazione

(alterazione del microcircolo polmonare) del rapporto ventilazione/perfusione: il sangue non può

essere completamente ossigenato causando ipossiemia.

Ipossiemia: bassa pressione parziale dell’ossigeno arterioso disciolta nel plasma (Pa di O ),

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manifestazione tipica di molte patologie che interessano i polmoni o altre parti del sistema

respiratorio. La Pa di O è direttamente proporzionale alla PA di O e rappresenta la forza

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necessaria a saturare l’emoglobina.

MALATTIE RESPIRATORIE

SINTOMI (manifestazione soggettiva):

Emottisi o emoftoe: colpi di tosse con emissione di sangue dalla bocca o di escreato contenente

sangue.

I segni fisici invece sono dei fenomeni con un riscontro oggettivo misurabile.

INSUFFICIENZA RESPIRATORIA: può essere causata da tutte le patologie del polmone e da

numerose patologie extrapolmonari: effetti primari (cellulari) con riduzione della PaO ed eventuale

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aumento della PaCO , che si ripercuotono sul funzionamento dei vari organi (effetti secondari):

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· Effetti sul SNC: incremento della frequenza e della profondità degli atti respiratori,

fino al coma e alla morte;

· Effetti sul sistema circolatorio: vascostrizione polmonare causata dall’ipossia

(ipertensione polmonare) e ipertrofia del ventricolo destro, aggravata dalla

proliferazione dell’intima delle arterie polmonari;

· Effetti sulla crasi ematica: aumento dell’increzione di eritropoietina con aumento

dell’ematocrito (policitemia) e aumento del lavoro del cuore destro, già sovraccarico

per l’aumento delle resistenze vascolari polmonari.

MALATTIE INFETTIVE DEL POLMONE

POLMONITI E BRONCOPOLMONITI: gruppo di patologie infettive che hanno caratteristiche

epidemiologiche, istologiche, patogenetiche e cliniche diverse (1/6 delle morti negli USA).

MALATTIE GRANULOMATOSE DEL POLMONE

TUBERCOLOSI (TBC)

1. Fase iniziale (immunità aspecifica): inalazione diretta di goccioline respiratorie contenenti

micobatteri; elementi importanti nell’instaurarsi dell’infezione:

· equilibrio tra attività battericida dei macrofagi e virulenza del batterio:

caratteristiche della parete cellulare (ricca di lipidi) e della capsula del micobatterio

 (ricca di glicolipidi);

resistenza del batterio al complemento e ai radicali liberi prodotti dai fagociti;

 sensibilità dell’ospite all’infezione;

 fattori genetici;

 carica batterica inalata;



· moltiplicazione dei micobatteri nei macrofagi e lisi;

· trasporto ai linfonodi regionali e disseminazione per via ematogena a vari organi e tessuti

(fase asintomatica).

2. Formazione del granuloma: i micobatteri liberi sono contenuti nel materiale necrotico.

3. Evoluzione del granuloma.

Tubercolosi polmonare ed extrapolmonare:

· Primaria: forma di malattia che si sviluppa in un paziente non sensibilizzato; conseguenze:

- ipersensibilità e aumentata resistenza;

- cicatrizzazione con bacilli vivi;

- TBC primaria progressiva.

In soggetti molto piccoli o con difese immunitarie compromesse, la malattia primaria può causare

una polmonite con cavitazione, pleurite o diffusione miliare nei polmoni e in tutto il corpo.

· Secondaria o riattivata: malattia che si sviluppa in un ospite sensibilizzato; può derivare

dalla forma primaria o originare dalla riattivazione di lesioni latenti, per indebolimento

dell’ospite; si ha una cavitazione più rapida, con erosione e disseminazione.

MALATTIE VASCOLARI:

IPERTENSIONE POLMONARE: esistono delle forme primitive e secondarie, per disfunzione della

cellula endoteliale, sottoposta a danno meccanico o biochimico.

Patogenesi: riduzione della produzione di prostaciclina e NO, con vasocostrizione e attivazione

piastrinica con formazione di trombi indotti dalla persistenza di fibrina e rilascio di fattori di crescita

e citochine che stimolano la migrazione di CML e l’elaborazione di ECM, causando un aumento

delle resistenze.

Cause: condizioni strutturali cardiopolmonari che aumentano il flusso e/o la pressione polmonare,

le resistenze vascolari o la resistenza del cuore sinistro.

Aspetto microscopico:

· ipertrofia muscolare e fibrosi dell’intima;

· lesioni di tipo nodulare formate da canali sanguigni irregolari che si intrecciano.

Aspetto macroscopico:

· trombi organizzati o ricanalizzati (a causa di embolie ricorrenti);

· bronchite cronica con enfisema grave o con fibrosi;

· fenomeni aterosclerotici nelle arterie polmonari (prodotti dall’aumentata pressione arteriosa

polmonare);

· ispessimenti della parete.

Segni clinici: insufficienza cardiaca di destra e ipertrofia ventricolare di destra (cuore polmonare).

MALATTIE INTERSTIZIALI O RESTRITTIVE DEL POLMONE: caratterizzate da:

· riduzione della distensibilità polmonare (diminuito riempimento dei polmoni nell’atto

inspiratorio) per aumentata rigidità;

· aumentato ritorno elastico del polmone nell’atto espiratorio;

· ipossia per difetti di diffusione.

Cause: fagocitosi di eccessive quantità di polveri inorganiche (antracosi, silicosi ecc.) o dalla

presenza di antigeni inalati, autoantigeni; quantità eccessiva di fluido nel tessuto interstiziale

(edema polmonare), malattie pleuriche o anomalie della gabbia toracica (cifoscoliosi).

Le vie aeree possono essere coinvolte dal processo fibrotico ed andare incontro a bronchiolite

obliterante. Si può sviluppare un’insufficienza respiratoria, con ipertensione polmonare e cuore

polmonare.

Patogenesi: accumulo di cellule infiammatorie (neutrofili, eosinofili), linfociti (soprattutto linfociti T

+

CD4 , risposta immunitaria cellulo-mediata di tipo TH1) e macrofagi attivati nella parete alveolare

causando un’infiammazione acuta alveolare (alveolite), con richiamo di neutrofili, rilascio di

proteasi e citochine fibrogeniche, effetti lesivi sugli pneumociti e distorsione delle pareti alveolari.

Questo provoca una perdita funzi