Scambio di gas e regolazione della ventilazione

SCAMBIO DI GAS E REGOLAZIONE DELLA

VENTILAZIONE

Se la diffusione dei gas risulta compromessa o se il trasporto di ossigeno è insufficiente

insorge un condizione di ipossia che si accompagna spesso ad una condizione di

ipercapnia (elevate concentrazioni di biossido di carbonio). Per evitare queste due

condizioni l'organismo utilizza dei sensori che controllano la composizione del sangue

arterioso e rispondono a 3 variabili:

• Ossigeno che deve risultare adeguato a sostenere la produzione di ATP

• Anidride carbonica che ad alti livelli provoca la sedazione del sistema nervoso

centrale nonché l'abbassamento del pH

• pH monitorato in particolare quello del plasma e la sua regolazione è a carico delle

variazioni della ventilazione

Quando l'aria raggiunge gli alveoli ossigeno e anidride carbonica diffondono dallo spazio

alveolare nel sangue. I gas si spostano da regioni a pressione parziale maggiore verso

regioni a pressione parziale minore; la pressione alveolare di ossigeno normale a livello

del mare è di 100mmHg, la pressione parziale di ossigeno del sangue venoso che arriva ai

polmoni è di circa 40mmHg. Il processo di diffusione dell'ossigeno arriva all'equilibrio

quando la pressione parziale di ossigeno nel sangue arterioso che lasci ai polmoni è pari a

quella atmosferica. Quando il sangue arterioso arriva ai capillari sistemici il processo si

inverte; in una cellula in condizioni normali la pressione parziale di ossigeno è mediamente

40mmHg, il sangue arterioso vi arriva con pressione parziale di ossigeno di circa

100mmHg quindi il gas diffonde dal sangue alle cellule. Al contrario la pressone parziale di

anidride carbonica nei tessuti è maggiore che nei capillari sistemici a causa della

produzione del metabolismo cellulare. La pressione parziale media di anidride carbonica di

una cellula è di 46mmHg mentre quella del sangue arterioso è di 40mmHg, questo

gradiente determina un flusso del gas netto verso il sangue fino al raggiungimento

dell'equilibrio che si ha quando anche la pressione parziale del gas nel sangue è di circa

46mmHg. A livello dei capillari polmonari il processo si inverte poiché il sangue venoso che

trasporta l'anidride carbonica ha una pressione parziale di circa 46mmHg e la pressione

alveolare di anidride carbonica è circa 40 mmHg.

Le variabili che influenzano l'efficienza dello scambio alveolare dei gas sono:

• Diminuzione della pressione parziale di ossigeno alveolare

• Passaggio dei gas tra gli alveoli e i capillari problematico

• Perfusione adeguata agli alveoli

Vi sono 2 cause possibili della diminuzione di pressione parziale di ossigeno: l'aria

inspirata ha un basso livello di ossigeno o la ventilazione polmonare risulta inadeguata. Il

fattore che influenza più di tutti il contenuto di ossigeno dell'atmosfera è l'altitudine, la

pressione parziale di ossigeno diminuisce proporzionalmente all'altitudine. Se la

composizione dell'aria risulta normale ma la pressione parziale di ossigeno alveolare è

bassa allora la causa è un disturbo della ventilazione noto come ipoventilazione.

Se l'ipossia non è causata da una ipoventilazione il problema risiede nello scambio dei gas

tra gli alveoli e il sangue. Il passaggio di ossigeno dagli alveoli al sangue richiede la

diffusione attraverso la barriera costituita dalle cellule alveolari di tipo I e dall'endotelio

capillare. Lo scambio di ossigeno obbedisce alle stesse regole della diffusione semplice e

la velocità di diffusione risulta direttamente proporzionale all'area disponibile di scambio, al

gradiente di concentrazione del gas e alla permeabilità della membrana al gas nonché

inversamente proporzionale alla distanza di diffusione.