Fisiologia della respirazione

1. Fisiologia della respirazione

2. Il sistema respiratorio • 80 m2 di superficie di scambio alveolare

3. Compiti della respirazione • Scambio gas fra organismo e ambiente (respirazione esterna) • Ossidazione biologica per l’O2 (respirazione interna) • Saturazione di vapor acqueo dell’aria nelle vie aree • Pressioni parziali (definizione) • In circolo la pressione parziale di tutti i gas è minore di quella barometrica (dissociazione CO2) • La caduta della pressione totale consente il riassorbimento di accumuli di gas nel corpo

4. Meccanica della respirazione • Due meccanismi: 1) spostamento in alto e in basso del diaframma; 2) elevazione e abbassamento delle costole che aumenta il diametro del torace • I polmoni fluttuano dentro la cavità toracica ma sono adesi alla pleura viscerale • Isolatamente, i polmoni collasserebbero senza adesione sino ad un volume minimo, mentre la gabbia toracica si espanderebbe al suo volume massimo (posizione di equilibrio del sistema) • Il drenaggio linfatico del liquido pleurico promuove una pressione negativa rispetto all’atmosfera (pressione intrapleurica Ppl) • La pressione alveolare è quella all’interno degli alveoli polmonari (Ppol): 1) a glottide aperta è uguale e in respirazione è inferiore a quella atmosferica

5. Respirazione artificiale • L’insufficiente apporto di O2 ai tessuti conduce in pochi minuti a danno irreversibile cerebrale • Respirazioni artificiali bocca a bocca: 1) aumento della pressione alveolare e distensione torace (contenuto di O2 sufficiente nell’espirazione del soccorritore); 2) ritorno elastico del polmone • Respirazione artificiale a pressione negativa: 1) diminuzione della pressione esterna sul torace (dilatazione del torace e entrata aria) 2) riaumento della pressione e espirazione • Pneumotorace quando l’aria entra nello spazio pleurico • Non essendoci più l’adesione a causa della pressione esterna il polmone collassa e non si distende più per la respirazione

6. Volumi polmonari e loro misura • Lo spirometro è uno strumento in grado di misurare i volumi polmonari • Volume ventilatorio: aria inspirata o espirata ad ogni atto respiratorio tranquillo (500 ml nell’uomo) • Volume di riserva inspiratoria: aria inspirata in piu’ all’occorrenza (3000 ml nell’uomo) • Volume di riserva espiratoria: aria espirata forzatamente oltre la normale respirazione (1000 ml nell’uomo) • Volume residuo: aria che rimane nei polmoni anche dopo una espirazione forzata (1200 ml)

7. Pressioni e volume nel polmone e torace • Misurando la pressione alveolare (Ppol) a diversi gradi di espansione del polmone (Vpol) si costruisce il diagramma pressione/volume del polmone e del torace • A riposo Vpol e Ppol sono messi a zero • Curva di espansione a riposo: dopo l’inspirazione (Vpol >0) si ha una pressione positiva • Complianza polmonare: aumento di volume dei polmoni per un aumento unitario della pressione transpolmonare (differenza fra pressione alveolare e pressione pleurica)

8. Tensione superficiale degli alveoli • All’interfaccia acqua-aria le molecole di acqua sono sottoposte ad una forza di attrazione reciproca, detta tensione superficiale • Gli alveoli polmonari sono rivestiti di liquido che tende a contrarsi • Il tensioattivo è una sostanza che immessa in un liquido riduce la tensione superficiale • Gli alveoli sono ricoperti da tensioattivo (surfattante) che riduce la tensione superficiale di una fattore da 2 a 10 • P = (2 x tensione sup. ) / raggio • Tanto più l’alveolo è piccolo tanto maggiore è la pressione P che spinge al collasso lo stesso • Effetto dell’aumento della densità del tensioattivo per alveoli più piccoli

9. Scambio di gas nel polmone • Le differenze di pressioni parziali di CO2 e O2 (PCO2 e PO2) nell’alveolo e nel sangue sono all’origine dello scambio per diffusione • Circa 2 micrometri separano l’eritrocita dalla parete interna alveolare e consentono nel tempo di un secondo l’equilibrio delle PCO2 e PO2

10. Problemi nella respirazione • Fattori che regolano la diffusione gassosa attraverso la membrana respiratoria: • Spessore membrana (aumentata nell’edema polmonare o fibrosi cistica) • Superfice di scambio ( nell’enfisema) • Volume di sangue a contatto con i capillari • Gradiente pressorio fra i gas in alveolo e sangue • Ostacoli alla trasmissione gassosa: • diminuita irrorazione dei capillari(2) • difficoltà diffusione (3) • mancata ventilazione alveolare (4)

11. Assunzione dell’ O2 nel sangue • In condizioni ordinarie il sangue diviene saturo di O2 già dopo un terzo del suo percorso nel capillare (fattore di sicurezza) • Diffusione dell’O2 dal capillare tissutale alle cellule • Alle cellule tuttavia basta una PO2 di circa 1-3 mmHg per funzionare a regime

12. Trasporto dell’O2 nel sangue • Nel sangue O2 è trasportato al 97% dall’Hb, mentre nel sangue refluo è al 75% • Quando la PO2 si alza (come nei capillari polmonari) O2 si lega con l’Hb, mentre quando si abbassa (come nei capillari tissutali) viene scisso questo legame • Curva dissociazione O2 • Slittamento verso destra significa che per un uguale PO2, l’Hb lega menoO2 • L’effetto Bohr è lo spostamento della curva di dissociazione dell’Hb per variazioni della concentrazione CO2 • Nei polmoni la PCO2 ematica il pH  e la curva di dissociazione si sposta a sinistra (lega più O2 l’Hb) • Nei tessuti la PCO2 ematica  il pH  e la curva di dissociazione si sposta a destra (l’Hb rilascia più O2) • Avvelenamento da CO (competizione con O2) Sangue refluo Sangue oss.