Apparato respiratorio

Didascalia alternativa:

anteriormente si appoggiano alle coste. La porzione inferiore, più ampia, è detta base e quella superiore, apice. Il polmone sinistro presenta una rientranza chiamata forza cardiaca in cui trova posto il cuore, quindi il polmone sinistro è più piccolo del polmone destro. Profondi solchi dividono il polmone in lobi: tre nel polmone destro e due nel polmone sinistro. laringe esofago pleura bronco principale destro polmone destro diaframma cavità nasale pleura cavità orale corda vocale -trachea bronco principale sinistro L'aria passa poi nella trachea, possiede sottili pareti che mantengono la propria rigidità grazie rinforzi cartilaginei a forma di anello. La trachea si ramifica poi in due bronchi, ognuno dei quali porta a un polmone, dando origine ad ulteriori, numerose, ramificazioni prive di rinforzo cartilagineo chiamate bronchioli. A loro volta, i bronchioli subiscono varie divisioni, fino a raggiungere, gli alveoli che costituiscono il punto di arrivo finale delle vie respiratorie: sono strutture in cui avviene lo scambio gassoso. Bronchi e Bronchioli hanno una parete sottile in cui è presente uno strato di muscolatura liscia che può contrarsi e rilassarsi ostacolando o facilitando il flusso dell'aria. ramificazioni dell'albero bronchiale polmone sinistro bronchi trachea polmoni bronchioli alveoli Ciascun polmone esternamente è rivestito da una doppia membrana chiamata pleura: • La pleura viscerale aderisce alla superficie esterna del polmone; • la pleura parietale aderisce alla parete toracica. Le due pleure delimitano una cavità pleurica al cui interno è presente un sottile strato di fluido lubrificante: in questo modo le due pleure possono scivolare e scorrere l'una sull'altra durante i movimenti respiratori. Tra le molecole di fluido si crea una forza di adesione e infatti è piuttosto difficile riuscire a separare le due membrane. 2. LA MECCANICA DELLA RESPIRAZIONE VENTILAZIONE POLMONARE La ventilazione polmonare è causata dall'azione dei muscoli respiratori: il diaframma e muscoli intercostali e comprende due fasi: l'inspirazione durante la quale l'aria entra nei polmoni; l'espirazione durante la quale l'aria esce dai polmoni. L'inspirazione inizia grazie alla contrazione del diaframma che si appiattisce e si abbassa espandendo la cavità toracica, provocando l'aumento del volume dei polmoni. In seguito si contraggono anche i muscoli intercostali esterni che trascinano le coste verso l'alto e verso l'esterno ampliando ulteriormente il torace, aumentando ancora il volume dei polmoni. Quando i polmoni si espandono l'aria, che si trova al loro interno, si trova ad occupare un volume maggiore cosicché la sua pressione diminuisce; quindi all'interno dei polmoni si crea una pressione negativa, inferiore a quella atmosferica. Poiché la pressione dell'aria atmosferica è più elevata della pressione all'interno di polmoni, l'aria viene introdotta spontaneamente nei polmoni. Cavità toracica Inspirazione ca toracica Cavita Espirazione la cavità toracica L'espirazione ha inizio quando il diaframma e muscoli intercostali esterni si rilassano a causa del ritorno elastico della parete toracica dei polmoni che tendono naturalmente a ritornare alle condizioni iniziali. Quando il volume polmonare diminuisce, la pressione all'interno aumenta e l'aria fluisce verso l'esterno dove la pressione è minore. A riposo, L'inspirazione è un processo attivo mentre l'espirazione è un processo passivo; durante il respiro forzato l'espirazione diventa attiva grazie all'azione dei muscoli intercostali interni. Questi muscoli diminuiscono il volume della cavità toracica premendo le coste verso il basso e verso l'interno incrementando la quantità dell'aria espirata. VOLUMI POLMONARI I polmoni non possono essere mai completamente vuoti, i volumi d'aria che polmoni possono contenere si dividono in: • il volume corrente è la quantità d'aria che viene mobilizzata durante un normale atto respiratorio a riposo. Il volume di riserva inspiratorio è il volume d'aria che si può ancora introdurre forzatamente dopo inspirazione normale. • il volume di riserva espiratorio corrisponde alla quantità massima di aria che può essere espulsa forzatamente dopo un'espirazione a riposo. • il volume residuo dell'aria che rimane nei polmoni dopo un'espirazione forzata. La capacità respiratoria corrisponde alla somma di più volumi. • La capacità vitale corrisponde alla somma del volume corrente, del volume di riserva inspiratorio e del volume di riserva espiratorio; costituisce la massima quantità di aria che un individuo può mobilizzare partendo da un'inspirazione forzata e arrivando a un'espirazione forzata. • La capacità polmonare corrisponde alla capacità vitale più il volume residuo cioè il massimo volume di aria che può essere contenuta nei polmoni. Con il termine ventilazione polmonare si intende la quantità di aria che entra nei polmoni in un minuto e corrisponde al prodotto della frequenza respiratoria per il volume corrente. LA VENTILAZIONE È CONTROLLATA DAL SISTEMA NERVOSO I centri di controllo che determinano il ritmo normale del respiro sono collocati nel midollo allungato. La respirazione non ha luogo se questi centri vengono danneggiati ciò dimostra che l'attività respiratoria origina nel sistema nervoso centrale. Il ritmo di base del respiro viene generato normalmente nel centro inspiratorio da cui partono una serie di impulsi che si propagano lungo il diaframma e nei muscoli intercostali esterni, innescando l'inspirazione. Dopo un paio di secondi il centro inspiratorio diventa inattivo, gli impulsi cessano e i muscoli si rilassano permettendo il ritorno elastico passivo dei polmoni e del torace cioè l'espirazione. I neuroni del centro espiratorio normalmente restano inattivi e vengono attivati solo durante la respirazione forzata. Questi centri nervosi attivano la contrazione dei muscoli intercostali interni, riducendo il volume del torace e consentono così l'espirazione forzata. Per adeguare la frequenza respiratoria alle necessità degli scambi gassosi dei tessuti, i centri nervosi ricevono informazioni da recettori sensibili a diversi fattori come la concentrazione di anidride carbonica e di ossigeno, la pressione e il volume del sangue e sono localizzati nell'aorta e nelle arterie carotidee. 3. GAS RESPIRATORI SCAMBI GASSOSI Intorno agli alveoli vi sono dei sottilissimi capillari polmonari; questi vasi trasportano sangue ricco di anidride carbonica. All'interno dell'alveolo il sangue è separato dall'aria inspirata solo da un sottile strato di endotelio e quindi gli scambi avvengono per diffusione. L'aria che respiriamo contiene poca anidride carbonica ed è ricca di ossigeno; al contrario nel sangue deossigenato, che giunge ai capillari polmonari, la concentrazione di anidride carbonica è elevata e scarseggia l'ossigeno. Tali differenze di pressione favoriscono la diffusione di ossigeno dall'aria alveolare al sangue e il passaggio contrario di anidride carbonica (dal sangue agli alveoli). Ma mano che il sangue scorre nei capillari polmonari preleva quindi ossigeno dall'aria alveolare e vi scarica anidride carbonica. Rete di capillari Diffusione di CO2 Alveoli Diffusione di ossigeno Le cellule poi producono anidride carbonica e quindi la sua concentrazione all'interno dei tessuti è maggiore di quella del sangue nei capillari sistemici; pertanto l'anidride carbonica si diffonde dalle cellule al sangue attraverso il liquido Interstiziale. A questo punto il sangue deossigenato e carico di anidride carbonica abbandona i capillari per immettersi nelle vene, raggiungere il cuore destro e quindi i polmoni. Una volta ritornato al cuore attraverso le vene polmonari il sangue ossigenato viene pompato dal ventricolo sinistro nell'aorta da cui raggiunge le arterie e infine i capillari sistemici. Qui ha luogo lo scambio di ossigeno e di anidride carbonica tra il sangue e le cellule dei tessuti di tutto il corpo. La concentrazione di ossigeno nel sangue che arriva nei capillari sistemici è maggiore di quella all'interno delle cellule perché le cellule consumano continuamente ossigeno per produrre ATP attraverso la respirazione cellulare. CO₂ O₂ Vaso sanguigno Polmon co vene sistemiche Cellula co₂ O Capillari polmonari Vene polmonari - Arterie polmonari ( ROC có₂ Capillari sistemici Sangue ossigenato -Sangue deossigenato Arterie sistemiche- ở cả ở ch Ø G Cellule nei tessuti dell'organismo FASE VENTILATORIA Respicazione estern into FASE DIFFUSORIA FASE CIRCOLATORI DIFFUSIONE FASE CELLULARE TRASPORTO DI OSSIGENO L'ossigeno è un gas poco solubile in acqua per questo la maggior parte di ossigeno presente nel sangue si trova legato alle molecole di emoglobina contenuta negli eritrociti. La capacità di emoglobina di legare e rilasciare ossigeno dipende dalla concentrazione di questo gas: quando è alta, come nei capillari polmonari, l'emoglobina si lega a grandi quantità di ossigeno; quando poi il sangue circola attraverso il resto l'organismo, incontra concentrazioni di ossigeno inferiori e l'emoglobina rilascia gradualmente l'ossigeno. Vi sono anche altri fattori fisici e chimici che influenzano la quantità di ossigeno rilasciato dall'emoglobina: • anidride carbonica: quando un tessuto è molto attivo, presenta un'elevata concentrazione anidride carbonica e questo porta l'emoglobina a rilasciare ossigeno più rapidamente; • l'acidità: durante l'attività fisica i muscoli producono acido lattico che promuove il rilascio di ossigeno; • la temperatura: quando la temperatura è più elevata, aumenta anche la quantità di ossigeno rilasciato dall'emoglobina e quindi i tessuti producono più calore. TRASPORTO DELL' ANIDRIDE CARBONICA L'anidride carbonica è altamente solubile ma solo una piccola percentuale di anidride carbonica si trova disciolta nel sangue ma la maggior parte reagisce con l'acqua grazie all'enzima anidrasi carbonica e si trasforma in acido carbonico. Le molecole di acido carbonico poi si dissociano in ioni bicarbonato (HCO3-) e ioni idrogeno (H+). La conversione in acido carbonico riduce la concentrazione delle carbonica nel sangue facilitando la diffusione dai tessuti ai globuli rossi. Nei polmoni invece prevale la reazione opposta ovvero la conversione di ioni bicarbonato in anidride carbonica. CO₂ + H₂O H₂CO3 => H+ + HCO₂ La ventilazione polmonare abbassa la concentrazione di anidride carbonica negli alveoli, il gas si diffonde dal sangue agli alveoli dove viene poi eliminato con l'espirazione.