L’apparato respiratorio è una complessa struttura che garantisce lo scambio di alcuni gas fra l’aria atmosferica ed il sangue. APPARATO RESPIRATORIO

organizzazione generale vie aeree organi cavi per il passaggio dell’aria durante la respirazione (naso, faringe, laringe, trachea, bronchi) organi parenchimatosi polmone: scambio gassoso: l’ossigeno può muoversi dall’aria al sangue venoso e viceversa per l’anidride carbonica metabolizza alcuni composti serbatoio per il sangue

APPARATO RESPIRATORIO E’ costituito da vari organi e strutture che provvedono allo scambio di ossigeno ed anidride carbonica fra il sangue e l’atmosfera. Esso può essere suddiviso in due parti: le alte vie respiratorie le basse vie respiratorie

ALTE VIE RESPIRATORIE NASO FARINGE Sono costituite dal: Sebbene non siano deputate agli scambi gassosi (come anche la trachea e i grossi bronchi) svolgono tre importanti funzioni: DEPURAZIONE: Filtraggio della polvere, intrappolando i batteri nel muco UMIDIFICAZIONE: l'umidità delle pareti umidifica l'aria che passa RISCALDAMENTO: Nel tempo che l'aria impiega nell'arrivare ai polmoni, la sua temperatura eguaglia quella del corpo.

BASSE VIE RESPIRATORIE Sono costituite da: LARINGE TRACHEA BRONCHI POLMONI

STRUTTURE ACCESSORIE PLEURE DIAFRAMMA PARETE TORACICA MUSCOLI DELLA PARETE TORACICA E DEL COLLO MUSCOLI DELLA PARETE ADDOMINALE

naso aria introdotta è riscaldata, filtrata e umidificata faringe tratto di passaggio dell’aria comune in parte all’apparato digerente laringe specializzata per la produzione di suoni cavità toracica trachea bronchi conducono aria ai polmoni (inspirazione) o da essi la trasportano all’esterno (espirazione) diaframma Cavità addominale

epiglottide osso ioide membrana tiro-ioidea cartilagine tiroidea cartilagine cricoide trachea bronco principale dx bronco principale sx bronchi lobari lamina di cartilagine elastica, a forma di foglia; essendo mobile, durante la normale respirazione, l'epiglottide si piega verso l'alto, permettendo all'aria di fluire liberamente nella laringe. Durante la deglutizione, invece, l'epiglottide si piega verso il basso, coprendo la laringe e indirizzando il cibo verso l'esofago e quindi verso il canale digerente scheletro formato di anelli cartilaginei, incompleti posteriormente ed uniti da lamine connettivali; lunga circa 12 cm, con diametro di 2cm; la parete posteriore è in rapporto con l’esofago angolo di 70° bronco dx più corto e con maggior calibro albero bronchiale intrapolmonare penetrano nel polmone ramificandosi ulteriormente e diminuendo man mano di calibro

albero bronchiale intrapolmonare trachea bronco principale bronchiolo interlobulare bronchiolo intralobulare

Respirazione Esterna o polmonare

la superficie del polmone, liscia e splendente per il rivestimento pleurico, è percorsa da profonde scissure che suddividono l’organo in lobi; la suddivisione poi prosegue in corrispondenza delle ramificazioni di ordine successivo dell’albero bronchiale le ramificazioni bronchiali all’interno del polmone permettono di suddividere l’organo in porzioni macroscopiche fra loro funzionalmente indipendenti, sia per quanto riguarda la ventilazione che la vascolarizzazione lobi zone lobuli acini parenchima polmonare unità funzionale del polmone.

in ogni acino il bronchiolo terminale si biforca in due bronchioli respiratori o alveolari, canali che si suddividono ulteriormente e sulle cui pareti sono presenti da 60 a 120 dilatazioni sacciformi, emisferiche, attraverso cui avvengono gli scambi gassosi bronchiolo terminale ramo arteria polmonare alveoli bronchiolo respiratorio ramo vena polmonare capillari perialveolari canale alveolare Sangue ricco di ossigeno Bronchiolo Sangue povero di ossigeno Alveoli Capillari sanguigni

RESPIRAZIONE Scambi gassosi tra sangue e ambiente a livello dell’apparato respiratorio Le 3 fasi della respirazione Esterna o polmonare: 1. Scambio di aria tra atmosfera e polmoni 2. Scambio di O 2 e CO 2 tra polmoni e sangue 3.Trasporto di O 2 e di CO 2 nel sangue Interna Scambio dei gas tra sangue e cellule Cellulare Reazioni dell’ossigeno con varie molecole per produrre ATP

Meccanica respiratoria gli atti respiratori, in condizioni di riposo, sono automatici ed involontari: permettono di introdurre dai 7 agli 8 litri d’aria al minuto. l’attività dei muscoli respiratori modifica il volume della cavità toracica, mentre il movimento dei polmoni è passivo ESPIRAZIONE fase passiva, determinata dall’elasticità della parete toracica e dei polmoni che tornano alle dimensioni iniziali INSPIRAZIONE momento attivo della respirazione determinato da un doppio meccanismo contrazione muscoli inspiratori le coste si innalzano e la gabbia toracica si amplia in senso sagittale e frontale diaframma allungamento cavità toracica e suo aumento di volume

Inspirazione Espirazione DiaframmaPolmone Cuore

PLEURE: sacco sieroso in cui sono contenuti i polmoni e presenta due foglietti: Viscerale: aderente alla superficie polmonare Parietale: che ricopre l’intera superficie interna della cavità toracica Cavo pleurico: spazio tra i due foglietti occupato da un sottile strato di liquido viscoso che ne facilita il reciproco scorrimento durante i movimenti respiratori e non comunica con l’esterno né con altre cavità

E’ un foglietto molto sottile che riveste il polmone (pleura viscerale) e la parete interna del torace (pleura parietale). Tra le due pleure esiste uno sottile strato di liquido che favorisce lo scivolamento del polmone sulla parete toracica. La gabbia toracica è una struttura elastica, con una tendenza continua all’espansione. In condizioni di riposo la forza di retrazione elastica del polmone è perfettamente controbilanciata da quella della gabbia toracica. In condizioni normali la cavità pleurica è virtuale ma diventa reale in particolari condizioni patologiche (versamento pleurico o pneumotorace).

I muscoli intercostali esterni di contraggono Il diaframma si contrae e si abbassa Torace e polmoni si espandono La rotazione delle costole sposta lo sterno verso l’alto e verso l’esterno Inspirazione

l’aumento di volume della cavità toracica è seguito passivamente dalla distensione dei foglietti pleurici e quindi dei polmoni

LA LEGGE DI BOYLE (Robert Boyle ) Le variabili di stato che descrivono le proprietà di un gas sono: volume (V), pressione (P) e temperatura (T) Il volume occupato da una data massa di gas, a temperatura costante, è inversamente proporzionale alla pressione P V A B Il movimento di aria dall’esterno all’interno del polmone e viceversa, è assicurato da un gradiente pressorio che si crea tra l’esterno (P atmosferica) e l’interno del polmone (P alveolare). Per la Legge di Boyle P.V = K la P alveolare si modifica attraverso cambiamenti del volume polmonare. Inspirazione: > volume del polmone < P alveolare, aria entra.

Muscoli Intercostali esterni si rilassano Muscoli intercostali interni e gli addominali Si contraggono solo Nell’espirazione forzata Il diaframma si rilascia e si rialza Torace e polmoni si collassano Le costole e lo sterno ritornano a riposo Espirazione

Per la Legge di Boyle P.V = K la P alveolare si modifica attraverso cambiamenti del volume polmonare. Espirazione: P alveolare, aria esce.

Il controllo della respirazione la respirazione è solamente in parte controllabile dall’uomo. Per la maggior parte del tempo infatti i movimenti respiratori sono controllati dai centri di controllo involontario situati in due zone dell’encefalo dette rispettivamente ponte e midollo allungato.

1a FASE: VENTILAZIONE Scambio di aria tra atmosfera e polmoni l’aria inspirata raggiunge gli alveoli vie aere di conduzione alveolo barriera sangue-gas spazio morto anatomico: 150 ml volume totale polmonare volume del sangue capillare Ventilazione Polmonare : è il prodotto della Frequenza Respiratoria per il Volume Corrente. È l‘aria che entra ed esce dai polmoni in un minuto (7.500 ml/m). Ventilazione Alveolare: è data da ventilazione polmonare meno ventilazione dello Spazio morto. Rappresenta la quantità di aria che arriva agli alveoli e quindi viene scambiata in un minuto ( ) x 15, ovvero 5250 ml/min.

Sistema di conduzione: umidifica e riscalda

Alveolo Capillare O2 CO2 (mmHg) O2 CO2 (mmHg) [aria ambiente, P Amb 760mmHg] Pressioni parziali dei gas respiratori ARIA AMBIENTE TRACHEA ARIA ALVEOLARE SANGUE ARTERIOSO VENOSO

RESPIRAZIONE Esterna o polmonare: Scambi gassosi tra sangue e ambiente a livello dell’apparato respiratorio 1. Scambio di aria tra atmosfera e polmoni 2. Scambio di O 2 e CO 2 tra polmone e sangue 3.Trasporto di O 2 e di CO 2 nel sangue Interna Scambio dei gas tra sangue e cellule Cellulare Reazioni dell’ossigeno con varie molecole per produrre ATP

2a FASE: Scambio di O2 e CO2 tra polmone e sangue DIFFUSIONE passaggio del gas attraverso le pareti alveolari l’ossigeno e l’anidride carbonica si muovono tra aria e sangue per semplice diffusione seguendo un gradiente pressorio. La legge di Fick descrive la diffusione attraverso i tessuti la velocità di trasferimento di un gas attraverso una lamina di tessuto è proporzionale all’area del tessuto ed alla differenza di concentrazione del gas fra i due suoi lati, ed inversamente proporzionale allo spessore del tessuto differente solubilità tra ossigeno ed anidride carbonica i capillari sono avvolti intorno ad un numero enorme di alveoli (300 milioni circa), in modo tale che la barriera sangue-gas, estremamente sottile, ha un’area di m 2 dimensioni della barriera ideali per la diffusione

Alveolo Capillare FISIOLOGIA degli SCAMBI RESPIRATORI O2O2O2O2 O2O2O2O2 O2O2O2O2 CO 2 VENTILAZIONE Scambio PERFUSIONE

“I tre alveoli”: V/Q Alveolo non ventilato ma perfuso Alveolo ventilato e perfuso Alveolo ventilato ma non perfuso il gas è rimosso dal polmone da parte del sangue un rapporto non idoneo tra ventilazione e flusso sanguigno è responsabile della maggior parte del difetto dello scambio gassoso in malattie polmonari 2a FASE: Scambio di O2 e CO2 tra polmone e sangue PERFUSIONE

RESPIRAZIONE Esterna o polmonare: Scambi gassosi tra sangue e ambiente a livello dell’apparato respiratorio 1 Scambio di aria tra atmosfera e polmoni 2 Scambio di O 2 e CO 2 tra polmoni e sangue 3Trasporto di O 2 e di CO 2 nel sangue Interna Scambio dei gas tra sangue e cellule Cellulare Reazioni dell’ossigeno con varie molecole per produrre ATP

3.Trasporto di O2 e di CO2 nel sangue

L’emoglobina è costituita da quattro catene poliptediche di due tipi diversi. Ad ogni catena corrisponde un gruppo chimico detto eme al centro del quale vi è un’atomo di ferro. Ogni atomo di ferro può legarsi ad una molecola di ossigeno. Dunque l’emoglobina contribuisce al trasporto dell’ossigeno.

Gli scambi di ossigeno e anidride carbonica tra capillari e liquido interstiziale avvengono attraverso la parete e le fenestrature dell’endotelio dei capillari polmonari e sistemici. Il legame o la cessione di ossigeno da parte dell’emoglobina sono descritti dalle relazioni di equilibrio tra percentuale di saturazione dell’emoglobina (SO2 (%) e la pressione parziale di O2 (PO2). La PO2 a livello alveolare è di circa 100 mm Hg, a livello dei vasi venosi è di circa 40 mm Hg. Le diverse curve fanno riferimento a diverse condizioni. Dall’analisi delle curve si evince che l’emoglobina è satura di O2 a livello dei capillari polmonari, mentre cede circa il 35% dell’O2 a livello dei capillari sistemici.

L’affinità per O2 della mioglobina è molto maggiore di quella dell’emoglobina. L’affinità dell’emoglobina per il CO è molto maggiore di quella per O2.

Ruolo della mioglobina Mb ha un’alta affinità per l’ossigeno Riesce ad estrarre l’ossigeno dai capillari Quando le cellule sono metabolica-mente attive, Mb rilascia l’ossigeno

Monossido di carbonio (CO) Il CO è un prodotto di combustione incompleta dei combustibili organici (carbone, olio, legno, carburanti). Esso è presente negli scarichi dei veicoli e nel fumo di tabacco Il CO tossico perché legandosi saldamente agli atomi di ferro nell'emoglobina del sangue forma un complesso molto più stabile dell'ossiemoglobina; inoltre l'affinità dell'emoglobina verso il CO è 200 volte quella verso l'ossigeno. La formazione di questo complesso fa sì che l'emoglobina sia satura di CO e che sia quindi incapace di distribuire l'ossigeno al corpo, questo causa una deficienza di ossigeno che porta ad uno stato di incoscienza e quindi alla morte Come il CO anche Il Biossido di Azoto si può ritenere uno degli inquinanti atmosferici più pericolosi. NO2 agisce sull’emoglobina, ossida il ferro dell’emoglobina che perde la capacità di trasportare ossigeno.

100 mmHg 40 mmHg46 mmHg 40 mmHg RESPIRAZIONE Esterna o polmonare: Scambi gassosi tra sangue e ambiente a livello dell’apparato respiratorio 1 Scambio di aria tra atmosfera e polmoni 2 Scambio di O 2 e CO 2 tra polmoni e sangue 3Trasporto di O 2 e di CO 2 nel sangue Interna Scambio dei gas tra sangue e cellule Cellulare Reazioni dell’ossigeno con varie molecole per produrre ATP