Funzione polmonare 2

O CO N

2 2 2

La pre s s i o n e di un ga s è dat a dal prod o t t o d ell a su a con c e n t r a z i o n e parzi al e in un a

mi s c e l a p er la pre s s i o n e tot a l e . Si consid e ri l’aria, miscel a di gas costituit a

appro s si m a t i v a m e n t e dal 79% di azoto e dal 21% di ossige n o . La pres si on e tot al e esercit at a

dall'ari a al livello del m ar e è di 760 m mH g: risulta evide n t e , dalla descrizion e delle basi

mol ec ol ari della pres sio n e , ricord a t e in prec e d e n z a , che ciasc u n gas contribui sc e a det e r m i n a r e

la pres si on e tot al e della misc el a in modo dirett a m e n t e proporzion al e alla sua conc e n t r a zi o n e

relativ a nella miscel a stes s a . Pert a n t o, il 79% dei 760 m mHg è dovut o all’azoto (circa 600

m mHg) e il rima n e n t e 21% all’ossig e n o (circa 160 m mHg). La “pre s si o n e parzial e” dell’azot o

nella misc el a aria è così di 600 m mH g, la “pre s si o n e parzial e” dell’ossig e n o è di 160 m mH g, e

quindi la pres si on e tot al e è di 760 m mH g, cioè la som m a delle singol e pres sio ni parziali.

La pre s s i o n e di un ga s in sol u zi o n e no n è st a b i li t a sol t a n t o dall a co n c e n t r a z i o n e

d el ga s ma an c h e dal su o co e f f i ci e n t e di sol u b ili t à . Alcuni tipi di molecol e sopr at t u t t o

quelle dell’anidrid e carbo nic a, sono fisica m e n t e o chimic a m e n t e attr at t e dalle molecol e di

acq u a , m e nt r e altre ne sono respint e. Nel prim o caso, molt e più molec ol e posso n o

disciogliersi senz a che nella soluzion e si sviluppi una pres si on e troppo elev a t a ; nel seco n d o

caso, invec e, qua n d o cioè le mol ec ol e ven go n o respint e, è sufficient e una conc e n t r a zio n e

molto bas s a per gen e r a r e una pres si on e ass ai elev a t a . Quest a relazion e tra conc e n t r a zi o n e e

solubilità è rappr e s e n t a t a mat e m a t i c a m e n t e dalla legg e di Henry :

conc e n t r a zi o n e del gas disciolto



pres si on e = coefficient e di solubilità

La te n s i o n e di vap o r e dell’a c q u a alla te m p e r a t u r a corp o r e a eq u i v a l e a 47 m mH g .

Quan d o nelle vie respir at ori e entr a aria, imm e di a t a m e n t e dalla loro sup erficie eva p or a acq u a ,

che umidifica l’aria. La pres si on e che le mol ecol e d’acq u a es ercit a n o qua n d o sfug g o n o

attr av e r s o la sup erficie, è la tensio n e di vapor e dell’acq u a . Alla norm al e te m p e r a t u r a corpor e a

di 37°C, il suo valore è di 47 m mHg. Perciò, dopo che la misc el a gas s o s a è stat a

com pl e t a m e n t e umidificat a, anch e la pres sio n e parzial e del vapor d’acq u a nella misc el a di gas

è di 47 m mHg. Quest a pres si o n e parzi al e vien e indicat a con il sim bolo P , analog a m e n t e alle

H O

2

pres sio ni parziali di tutti gli altri gas.

LA COMPOSIZIONE DELL’ARIA ALVEOLARE E LA SUA RELAZIONE CON

L’ARIA ATMOSFERICA

Le co n c e n t r a z i o n i d ei ga s d ell’ari a alv e o l a r e non so n o aff a t t o id e n t i c h e a qu ell e

d ell’ari a at m o s f e r i c a . Quest e differe n z e , che sono riport a t e nella Tabella 39- 1, poss o n o

es s e r e così spie g a t e :

1. L'aria alveol ar e vien e solt an t o in part e rimpi azz a t a da aria at m o sf e ric a a ciascu n atto

respira t orio

2. L'ossig e n o vien e continu a m e n t e assor bito dall'ari a alev e ol ar e

3. L'anidrid e carbo ni c a diffond e cost a n t e m e n t e dal as a n g u e polm o n a r e negli alveoli

4. L'aria secc a at m o sf e ric a vien e umidificat a prim a che raggi u n g a gli alveoli.

Il vap o r e acq u e o dilui s c e gli altri ga s nell' ari a ins pir a t a . La colonn a 1 della Tabella 39- 1

most r a com e l’aria at m o sf eric a sia com p o s t a qua si inter a m e n t e da azoto ed ossige n o ; ess a, di

solito, qua si non conti e n e anidrid e carbo ni c a e conti e n e solt an t o tracc e di vapor e acqu e o .

Tutt avi a, non app e n a l’aria at m o sf eric a pen e t r a nelle vie aer e e , ess a è espo s t a allo strat o di

liquido che bag n a la sup e rficie delle vie respira t ori e. Ancora prim a di raggi u n g e r e gli alveoli,

es s a vien e quindi total m e n t e umidificat a . La pres sio n e parzial e del vapor e acq u e o , alla

norm al e tem p e r a t u r a corpor e a di 37°C, è di 47 m mHg; que s t a è pert a n t o la pres sio n e parzial e

del vapor e acqu e o a livello alveol ar e. Dal mo m e n t o che la pres si on e total e negli alveoli non

può elev ar si oltre il valore della pres sio n e at m o sf e ric a (760 m mHg), que s t o vapor e acqu e o si

limita se m plic e m e n t e a diluire tutti gli altri gas pres e n t i nell’aria inspirat a. Per l’effetto

dell’umidificazion e dell’aria, la pres sio n e parzi al e dell’ossi ge n o , che è di 159 m mH g nell’aria

at m o sf e ric a al livello del m ar e, vien e ridott a nell’aria umidificat a fino a 149 m mH g, me n t r e la

pres sio n e parzial e dell’azot o pass a da 597 a 563 m mHg (Tabella 39- 1, colonn a 4).

L'aria alv e o l a r e vi e n e rinn o v a t a mol t o len t a m e n t e co n aria at m o s f e r i c a . La qua n tit à

di aria alveol ar e rimpi azz a t a da aria at m o sf e ric a per ciascu n atto respir at orio è solta nt o un

setti m o del tot al e, per cui, per pot er aver e il rica m bi o com pl et o dell'ari a alveol ar e sono

nec e s s a ri diversi atti respir at ori, Quest o lento rinnov a m e n t o dell’aria alveol ar e è fond a m e n t a l e

per prev e nir e cam bi a m e n t i turbol e n ti delle conc e n t r a zio ni dei gas nel san g u e .

La co n c e n t r a z i o n e dell' o s s i g e n o alv e o l a r e è co n t r o l l a t a dall a vel o c i t à del

su o as s o r b i m e n t o nel sa n g u e pol m o n a r e no n c h é dall a vel o c i t à con cui e n t r a

nei pol m o n i dall'at m o s f e r a . Quant o più rapid a m e n t e l’ossige n o diffond e nel san g u e ,

tant o minor e divent a la sua conc e n t r a zio n e negli alveoli; d’altra part e, qua n t o più rapid a m e n t e

nuovo ossige n o vien e port a t o dentro gli alveoli dall’at m o sf e r a , tant o più elev a t a divent a la sua

conc e n t r a zi o n e .

L'arie e s p ir a t a è un a co m b i n a z i o n e d ell'ari a co n t e n u t a n ell o sp a z i o m or t o e dell' ari a

alv e o l a r e . La prim a porzion e dell’aria espira t a , che è esclusiv a m e n t e aria dello spazio morto,

non è altro che nor m al e aria at m o sf e ric a umidificat a , com e most r a t o nella colonn a 3 della

Tabella 39- 1. Poi, via via che l’espirazion e proc e d e , nell’aria espirat a se m p r e più aria alveol ar e

si vien e me sc ol a n d o all’aria dello spazio mort o, fino a qua n d o tutt a l’aria dello spazio morto è

stat a com pl e t a m e n t e sostituit a e, alla fine dell’es pirazion e, altro non rest a che aria alveol ar e .

La norm al e aria espirat a è costituit a da gas che han n o conc e n t r a zio ni e pres sio ni parziali

appro si m a t iv a m e n t e simili a quelle most r a t e nella colonn a 7 della Tabella 39- 1.

LA DIFFUSIONE DEI GAS ATTRAVERSO LA MEMBRANA RESPIRATORIA

L’unit à re s p i r a t o ri a è co s t i t u i t a da un bron c h i o l o res p ir a t o ri o , dai do t ti alv e o l a ri , da

atri ed alv e o l i . Nei due polm o ni vi sono com pl e s siv a m e n t e circa 300 milioni di unit à

respira t ori e. Gli alveoli, le cui pare ti sono estr e m a m e n t e sottili, sono posti in com u nic a zi on e

tra di loro da una fitta ret e di capillari interco n n e s s i. In effetti, a caus a della not ev ol e

est e n si o n e di que s t o letto capillare, il flusso em a ti co nella pare t e alveol ar e è stat o descritto

com e una “lamin a ” di san g u e in movi m e n t o. È quindi ovvio che i gas alveol ari sono

estr e m a m e n t e vicini al san g u e dei capillari. Ne cons e g u e che gli sca m bi gass o si tra l’aria

alveol ar e e il san g u e polm o n a r e si attu a n o attr av e r s o le me m b r a n e di tutt e le com p o n e n t i

ter mi n ali dei polm o ni e non soltan t o attr av e r s o gli alveoli. L’insie m e di que s t e m e m b r a n e

costit uisc e la m e m b r a n a respiratoria , not a anc h e con il termi n e di m e m b r a n a pol m o n ar e .

La m e m b r a n a res p ir a t o ri a è for m a t a da div er s i str a ti . La diffusion e dell’ossi ge n o

dall’alve olo nei globuli rossi e la diffusion e dell’anidrid e carbo ni c a in direzion e oppo st a

avve n g o n o attr av e r s o gli strati che form a n o la m e m b r a n a respir at ori e, e cioè:

• Lo strat o di liquido che rivest e l’alveolo e che conti e n e il surfact a n t ,

• L’epitelio alveol ar e costit uito da sottili cellule epit eliali.

• La m e m b r a n a bas al e dell’epit elio.

• Lo spazio interstizial e, molto ristret t o, tra l’epitelio alveol ar e e la pare t e capillar e.

• La m e m b r a n a bas al e del capillare, che in molti punti è fusa con la m e m b r a n a bas al e

epit elial e.

• La m e m b r a n a endo t eli al e del capillar e.

La me m b r a n a res p ir a t o ri a ha un a stru t t u r a otti m a l e per lo sc a m b i o d ei ga s . A tal

fine bisogn a ricord a r e :

• Il suo spe s s or e . Infatti, nonos t a n t e il num e r o dei suoi strati il suo spes s or e è in me di a di 0,6

micron.

• La sua area di sup erficie totale. Quest o valore nell'a d ult o nor m al e è di qua si 70 m .

2

• Il volu m e del sang u e capillare . Si tratt a infatti di un volum e di 60- 140 ml.

• Il dia m e t ro dei capillari pol m o n ari . In m e di a que s t o dia m e t r o è di 5 micron, per cui la

m e m b r a n a del globulo rosso è abitu al m e n t e a cont a t t o con la par et e intern a del capillar e.

Div er s i so n o i fatt o ri ch e de t e r m i n a n o la rapi di t à d el pa s s a g g i o di un ga s attr a v e r s o

la m e m b r a n a re s p i r a t o ri a . Tra que s ti fattori trovia m o quelli segu e n ti:

• Lo spes s or e della m e m b r a n a respirat oria . La velocit à di diffusion e attr av e r s o la me m b r a n a

è invers a m e n t e proporzion al e allo spes s or e di que s t ' ulti m a . Il liquido che nell'e d e m a si

accu m ul a nell'int er s tizio e negli alveoli ost ac ol a la diffusion e in qua n t o i gas respir at ori

devo n o muov e r si non solo attra v e r s o la m e m b r a n a m a anch e attra v e r s o il liquido. La fibrosi

polm o n a r e , da part e sua, pu&ograv