Scambio e trasporto di gas

O

Insufficienza che raggiunge gli alveoli

2

O

Una P alveolare bassa, può essere dovuto a:

2 O

1. Aria inspirata con basso contenuto di 2

(ipoventilazione)

2. Ventilazione alveolare inadeguata (fibrosi)

- Diminuzione complianza polmonare

(asma)

- Aumento resistenze aeree

- Depressione del SNC (alcool, farmaci)

Patologia polmonare fibrotica: l’ispessimento della membrana alveolare rallenta lo scambio

dei gas. La perdita di complianza 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 che compromettono lo scambio dei gas:

(enfisema)

1. Diminuzione area superficie alveolare

2. Aumento spessore membrana

3. 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 P

C O O

arteriosa può essere normale per via della maggiore solubilità di C in acqua.

2 2

Trasporto dell’ossigeno del 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

O

trasportato in periferia, dove la concentrazione di è minore perché viene consumato.

2

O O

La quantità di che si lega all’emoglobina dipende dalla P del plasma che circonda i

2 2

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: 140

g / L sangue).

O

P del plasma dipende da:

2

1. Composizione aria inspirata;

2. Frequenza ventilazione alveolare;

3. 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 (75% di saturazione), quindi in

condizioni basali usiamo solamente il 25% delle nostre capacità (per la nostra normale

attività basterebbe una sola emoglobina).

Nei polmoni, le molecole di ossigeno che si spostano dall’aria alveolare al sangue capillare si

legano all’emoglobina. Quando il sangue raggiunge i tessuti, le molecole di ossigeno si

dissociano dall’emoglobina e diffondono nelle cellule.

O

Il legame o il rilascio di ossigeno dipende dalla P dell’ambiente che circonda

2

l’emoglobina.

Curva di dissociazione dell’emoglobina:

Il legame dell’ossigeno con l’emoglobina dipende dalla

pressione parziale dell’ossigeno nel sangue.

A pressioni parziali basse, poco ossigeno si lega

O

all’emoglobina. All’aumentare di P la quantità di

2

ossigeno che si lega all’emoglobina aumenta

rapidamente poi tende a stabilizzarsi quando la

saturazione si avvicina al 100%.

O

La P nelle arterie sistemiche è circa 100 mmHg e la

2

percentuale di saturazione dell’emoglobina è pari al 98%.

O

Nelle vene sistemiche la P è di circa 40 mmHg e

2

l’emoglobina è satura al 75%. Quindi a riposo, i tessuti

prelevano solo il 25% dell’ossigeno trasportato dal

sangue, lasciando una grande riserva di ossigeno nel caso in cui la richiesta dovesse

aumentare. In realtà non esiste un’unica curva di dissociazione

dell’emoglobina ma esistono un insieme di curve perché

l’affinità dell’emoglobina all’ossigeno può essere O

influenzata da diversi fattori (temperatura, pH, PC ,

2

2,3DPG).

N.B. Ogni spostamento della curva verso destra indica una

diminuzione dell’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno,

mentre uno spostamento verso destra indica un aumento.

temperatura pH.

Questo avviene per effetti della e del

Cambia il punto di dissociazione quando

aumenta l’attività metabolica: tutte le

situazioni in cui aumenta la temperatura e

diminuisce il pH prevedono una

facilitazione del rilascio di ossigeno.

Temperatura: ↑ temperatura ⟹ ↓ affinità

O

per l’ 2 O

⟹ promuove rilascio di verso i

2

tessuti che hanno maggiore attività

metabolica O O

pH: ↓ pH ⟹ ↓ affinità per l’ ⟹ promuove rilascio di

2 2

Le variazioni sono sempre più pronunciate nella parte ripida della curva. Questo significa che

a livello polmonare il legame dell’ossigeno all’Hb non varia sensibilmente nelle diverse

situazioni, mentre invece a livello tissutale questo legame può essere variato

considerevolmente. Un altro fattore che può influenzare l’affinità dell’emoglobina

O 2,3-difosfoglicerato

per l’ è il , un composto derivato

2

da un intermedio della glicolisi. Quando aumenta l’attività

metabolica, aumenta la glicolisi, perciò viene prodotta

maggior quantità di 2,3-DPG che provoca una diminuzione dell’affinità dell’emoglobina per

O

l’ossigeno, quindi promuove il rilascio di .

2

L’emoglobina non è l’unica molecola in grado di legare

l’ossigeno: la mioglobina, in grado di legare un’unica

molecola di ossigeno. È una proteina presente soprattutto nei

tessuti con attività metabolica molto alta (tessuto muscolare).

Quando l’emoglobina è quasi scarica di ossigeno (10 mmHg)

O

può intervenire la mioglobina che rilascia l’ che ha a

2

disposizione ⟹ supporto per i tessuti che devono effettuare

attività metabolica.

O

Scambio di C e suo trasporto nel sangue

2

O

La C prodotta a livello periferico deve essere riportata al polmone e qui deve essere

2

espulsa all’esterno nell’alveolo.

C O

Il trasporto della è diverso: si discioglie maggiormente nel plasma rispetto

2

all’ossigeno. Per il resto passa nei globuli rossi per diffusione semplice in due modi diversi:

1. carbammino emoglobina,

Una parte si lega all’emoglobina dando un legame

O

reversibile, per cui quando diminuisce la concentrazione di C a livello alveolare

2

verrà rilasciata ed espulsa, rendendo libera emoglobina.

2. anidrasi carbonica:

La maggior parte è disciolta nel sangue attraverso l’enzima idrata la

+¿

O

C dando acido carbonico che a pH fisiologico si dissocia in ioni idrogeno ( ) e

¿

H

2 −¿

ioni bicarbonato ( ).

¿

HCO 3 −¿

+¿

Gli ioni si legano all’emoglobina e sono tamponati cosi, lo ione esce

¿

¿ HCO

H 3

dall’eritrocita grazie a un trasportatore ed entra nel plasma andando a tamponare gli

acidi metabolici che si sono formati. O

Questo sistema permette di trasportare C ma anche di tamponare gli acidi

2

metabolici.

O O

La C viene trasportata ai polmoni, ma la C negli alveoli sarà più bassa. Quindi la C

2 2

O disciolta nel plasma viene richiamata verso l’alveolo e legata all’emoglobina e anche gli

2 O

ioni bicarbonato. Lo stesso enzima di prima fa il passaggio inverso portando ancora a C e

2

acqua. O O

N.B. È importante che la C venga rimossa perché una elevata PC nel sangue è una

2 2

O

ipercapnia,

condizione chiamata che causa acidosi (tanta C nel sangue produce tanti ioni

2

+¿ ). Questa interferisce con i legami idrogeno delle molecole e può denaturare le proteine,

¿

H

deprime l’attività del SNC causando confusione, coma e morte.

La CO2 è quindi un prodotto di scarto potenzialmente tossico che va rimosso.