Scambio e trasporto di gas

Scambio e trasporto dei gas

Il processo del flusso dei gas dagli spazi alveolari alle cellule dell’organismo può essere distinto in due fasi:

Fasi del flusso dei gas

• Scambio dei gas tra compartimenti che richiede la diffusione dei gas attraverso le membrane.
• Il trasporto dei gas nel sangue.

Legge della diffusione di Fick

Q/T = [(DxS)x (P)]/d

• Q = quantità di gas
• T = intervallo di tempo
• D = coefficiente di diffusione
• P = differenza di pressione parziale
• d = tratto di diffusione (spessore della membrana)

Fattori che influenzano il passaggio del gas

Il passaggio delle molecole di gas dall’aria al liquido è direttamente proporzionale a tre fattori:

• Gradiente di pressione dei gas
• Solubilità del gas nel liquido
• Temperatura

Scambio di gas nei polmoni e nei tessuti

Un singolo gas si sposta da regioni a maggiore pressione parziale verso regioni a minore pressione parziale.

Ipossia: condizione e cause

L’ipossia è una condizione patologica determinata da una carenza di ossigeno nell’intero organismo o in una sua regione. Cause ipossia:

• Insufficienza che raggiunge gli alveoli
• Disturbi dello scambio tra alveoli e capillari
• Inadeguatezza del trasporto di O₂

Insufficienza che raggiunge gli alveoli

Una P₂ alveolare bassa può essere dovuta a:

• Aria inspirata con basso contenuto di O₂ (ipoventilazione)
• Ventilazione alveolare inadeguata (fibrosi)
• Diminuzione compliance polmonare (asma)
• Aumento resistenze aeree
• Depressione del SNC (alcool, farmaci)

Patologie polmonari

Patologia polmonare fibrotica: l’ispessimento della membrana alveolare rallenta lo scambio dei gas. La perdita di compliance polmonare può ridurre la ventilazione alveolare.

Asma: l’aumento della resistenza offerta dalle vie aeree riduce la ventilazione.

Lo scambio gassoso nei polmoni è rapido e il flusso ematico lungo i capillari è lento; l’equilibrio si raggiunge in meno di 1 s.

Alterazioni patologiche nello scambio dei gas

(Enfisema)

• Diminuzione area superficie alveolare
• Aumento spessore membrana
• Aumento distanza di diffusione

Enfisema

La distruzione degli alveoli riduce l’area della superficie disponibile per lo scambio dei gas (ridotto ritorno elastico e minor superficie disponibile). Il fattore fumo attiva macrofagi, rilascio di enzimi proteolitici, apoptosi, distruzione fibre elastiche. Enfisema = perdita di elastina, perciò non si ha ritorno elastico negli alveoli (fumo).

Edema polmonare

Il liquido nello spazio interstiziale aumenta la distanza di diffusione. La PCO₂ arteriosa può essere normale per via della maggiore solubilità di CO₂ in acqua.

Trasporto dell’ossigeno nel sangue

L’ossigeno ha capacità di dissoluzione nel sangue bassa: l’emoglobina lo lega e lo trasporta. Esso si discioglie nel plasma e una parte va nell’eritrocita dove trova l’emoglobina e viene trasportato in periferia, dove la concentrazione di O₂ è minore perché viene consumato.

La quantità di O₂ che si lega all’emoglobina dipende dalla P₂ del plasma che circonda i globuli rossi e dal numero di potenziali siti di legame disponibili all’interno dei GR che sono a loro volta determinati dal numero di molecole di Hb presenti negli eritrociti (Emoglobina: 140g / L sangue).

Fattori che influenzano la P₂ del plasma

• Composizione aria inspirata
• Frequenza ventilazione alveolare
• Efficacia dello scambio gassoso: se si scollano le pareti alveolo-capillari o è presente liquido.

L’emoglobina può legare 4 molecole di ossigeno:

• A 100 mmHg tutti i siti per l’ossigeno sono occupati
• A 40 mmHg sono occupati solo 3 siti per l’ossigeno