PRESSIONI PARZIALI E DIFFUSIONE DI O2 e CO2 TRA ALVEOLI E CAPILLARI Respiratorio_3

Velocità di rinnovamento dell’aria alveolare capac. funz residua = 2300 ml vol alveol scambiato = 350 ml La velocità di rinnovamento di un gas inspirato aumenta se aumenta la Valv . PO2 e PCO2 alveolare in funzione della ventilazione alveolare - La pressione parziale di O2 e CO2 presente negli alveoli è determinata dalla pressione di O2 presente nell'atmosfera e dalla produzione di CO2 del nostro organismo. - L'equilibrio, a livello alveolare dell'O2 atmosferico e della CO2 che diffonde dai capillari polmonari determina i valori di equilibrio dei due gas all'interno dell'alveolo. - Oltre a ciò, la ventilazione alveolare condiziona fortemente il contenuto di gas all'interno dell'alveolo. - Aumentando la ventilazione (iperventilazione) aumenta la quantità di O2 e si riduce la quantità di CO2. In regime di ipoventilazione la situazione si inverte. Respiratorio_3

. . . . Il rapporto ventilazione/perfusione (VA/Q) Il rapporto ottimale VA/Q  1 è un valore medio su tutto il polmone In queste condizioni, la PO2 e PCO2 alveolari valgono: PO2 = 104 mmHg PCO2 = 40 mmHg Respiratorio_3

. . . . ventilazione bloccata perfusione bloccata PO2 = 40 mmHg PCO2 = 45 mmHg PO2 = 149 mmHg PCO2 = 0 mmHg (aria inspirata) (sangue venoso) Quando VA/Q  1 : . Si possono verificare condizioni estreme in cui: VA/Q = 0 VA/Q =  oppure PO2 = 104 mmHg PCO2 = 40 mmHg . . . Respiratorio_3

. . Esempi di VA/Q < 1 2 1 1 - nel blocco alveolare VA si riduce 2 - nello “shunt” venoso Q aumenta 3 – nella parte bassa dei polmoni i capillari sono più dilatati per effetto della gravità. Q è maggiore delle parti superiori. . La ventilazione non è sufficiente a ossigenare il sangue che arriva ai polmoni . . La ventilazione è maggiore del flusso sanguigno polmonare . Esempi di VA/Q > 1 1 – per effetto della gravità nella parte alta dei polmoni i capillari sono collassati. Q è minore delle parti inferiori del polmone 2 – nell’enfisema polmonare l’area di scambio è ridotta. VA è molto grande Respiratorio_3

Differenze regionali del rapporto ventilazione/perfusione - In posizione eretta la ventilazione alveolare VA è maggiore alla base del polmone rispetto all’apice - In posizione supina queste differenze diminuiscono Anche la perfusione dei capillari polmonari (Q) alla base è superiore che all’apice (gravità). VA diminuisce percentualmente meno di Q, per cui il rapporto VA/Q è minore di 1 alla base e maggiore di 3 all’apice. . . . . . . - Conseguenze: Il sangue nella parte bassa è meno ossigenato di quella alta. Dato che la zona bassa è più perfusa e contribuisce maggiormente al flusso totale, il sangue in uscita dal polmone è meno ossigenato di quello alveolare (100 mmHg invece di 104 mmHg) Respiratorio_3

La vasocostrizione ipossica polmonare E’ un fenomeno adattativo che migliora l’ossigenazione del sangue Se la PO2 diminuisce, le arteriole polmonari si vasocostringono dirottando il sangue ai vasi dove la PO2 è maggiore Rallentare il flusso quando la PO2 è bassa equivale a migliorare l’ossigenazione del sangue Avviene l’esatto contrario di quanto accade alle arteriole periferiche che si vasodilatano se PO2 diminuisce - Ipossia da alta quota (se protratta nel tempo) causa: ipertensione polmonare, aumento del lavoro ventricolare destro, edema polmonare (mal di montagna). Respiratorio_3

Scambi di gas attraverso la membrana respiratoria Il sistema respiratorio è caratterizzato da una vastissima area di scambio ( 70 m2) che scambia gas con un volume di sangue presente nei capillari polmonari che varia tra 70 e 140 ml. Calcoliamo quanto è la distanza media (Dx) che dovranno percorrere i gas scambiati tra alveoli e capillari: 70 m2 x Dx = 140 cm3 Dx = 140 / (70 x 104) cm = 2 x 10-4 cm = 2 mm ovvero una distanza pari allo spessore di un eritrocita La “membrana respiratoria” che un gas deve superare è molto sottile (spessore medio 0.5 mm) Permette un rapido scambio di gas tra alveolo e capillare Respiratorio_3

Diffusione di O2 e CO2 nel sangue Per la diffusione di O2 e CO2 vale la stessa legge descritta in precedenza: D = DP x S x A d x  P.M. I fattori costitutivi d e A sono uguali per l’O2 e la CO2 e possono variare con il tempo: lo spessore della “membrana respiratoria” d può aumentare a causa di edemi o fibrosi polmonari l’area di scambio A può diminuire a causa di traumi o enfisemi (gli alveoli si fondono in un’unica cavità con diminuzione dell’area totale) Respiratorio_3

Pressioni parziali di O2 e CO2 nel sangue e negli alveoli D = DP x S x A d x  P.M. I parametri DP, S e  P.M. sono diversi per i due gas: Il coefficiente di diffusione S/ P.M. è 20 volte maggiore per la CO2 DPO2 = PO2alv - PO2capill = 104 – 40 = 64 mmHg DPCO2 = PCO2capill - PCO2alv = 45 – 40 = 5 mmHg Grazie all’alta solubilità della CO2 nel plasma, la DPCO2 necessaria per scambiare volumi paragonabili di O2 e CO2 è << DPO2 Respiratorio_3

PO2 venosa e arteriosa durante l’ossigenazione alveolare La PO2 del capillare passa da 40 a 100 mmHg in breve tempo (1/3 del percorso) La DPmedia non è 64/2 = 32 mmHg ma molto più bassa (10 mmHg) Questo garantisce che se la G.C. aumenta, il sangue può essere egualmente ossigenato. Il tempo di contatto si allunga e la DPmedia aumenta. Respiratorio_3

Pressioni parziali di O2 e CO2 alveolari e tessutali 0,3 Cellule Respiratorio_3