. Resistenze delle vie respiratorie V = Palv/Rp Definizione: alta Rp bassa Rp valgono le stesse leggi dell’emodinamica (Legge di Leonardo e di Poiseuille) la Rp è alta nelle vie respiratorie di conduzione (40% del totale). Superficie trasversale totale bassa e poche ramificazioni la Rp è bassa nelle vie respiratorie interne con diametro < 2 mm (20% del totale). Alta Rp del singolo bronchiolo, ma le numerosissime ramificazioni riducono fortemente Rp. Superficie trasversale totale grande nei bronchioli terminali la Rp è  0 (grande superficie e massima compliance polmonare) La bassa Rp nelle vie respiratorie con piccolo diametro è dovuta al fatto che l’aumento di Rp causato dalla diminuzione del raggio dei bronchioli (Rp α 1/r4, Legge di Poiseuille) è sovracompensato dall’effetto delle ramificazioni che sono numerosissime e diminuiscono molto Rp. In altre parole l’effetto delle ramificazioni è maggiore dell’effetto della riduzione del raggio dei bronchioli. Respiratorio_2

Fattori fisici che influenzano la Rp al flusso aereo la trazione laterale del tessuto elastico polmonare diminuisce Rp durante l’inspirazione Rp durante l’espirazione Rp Rp diminuisce all’aumentare del volume polmonare I leucotrieni sono fattori chemiotassici rilasciati da vasi danneggiati che attivano i leucociti a raggiungere la regione danneggiata (o invasa da batteri) e a produrre anticorpi. Fattori neuroendocrini e paracrini che influenzano Rp la NA inibisce la muscolatura liscia polmonare, diminuisce Rp (broncodilatazione via b2-AR) l’ACh eccita la muscolatura liscia polmonare, aumenta Rp (broncocostrizione via M3) aumenti di CO2 causano broncodilatazione che assieme alla vasocostrizione arteriolare polmonare migliorano l’ossigenazione del sangue reazioni allergiche rilasciano istamina e aumentano Rp (asma allergico) Respiratorio_2

Volumi e capacità polmonari Lo spirometro Volumi e capacità polmonari Respiratorio_2

Ventilazione polmonare E’ la quantità d’aria immessa nelle vie respiratorie al minuto ventil polm = Vcorr x freq resp = 500 ml x 12 resp/min 6 litri/min min max 500 x 3 = 1.5 l/min volume corrente 4500 x 45 ~ 200 l/min capacità vitale Ventilazione alveolare la ventilazione alveolare è la quantità d’aria sostituita ad ogni minuto nella regione polmonare dove avvengono gli scambi gassosi l’unità respiratoria dove avvengono gli scambi gassosi è solo una frazione dei costituenti dell’apparato respiratorio ne consegue che: ventil alv < ventil polm ventil alv = freq resp x (Vcorr – Vspazio morto) = 12 resp/min x (500 – 150) ml = 4200 ml/min Respiratorio_2

Lo spazio morto anatomico …. come si misura? Vunità resp = Vcorr – Vspazio morto 350 ml = (500 – 150) ml O2 N2 Nota: Lo spazio morto anatomico è diverso dallo spazio morto fisiologico (che include tutte le vie coinvolte nello scambio gassoso non più funzionanti). Per cui: spazio morto anatomico < spazio morto fisiologico Respiratorio_2

FISICA DEGLI SCAMBI GASSOSI si vuole determinare: la composizione dell’aria negli alveoli come si sciolgono e diffondono l’O2 e la CO2 nei liquidi dei capillari la concentrazione di O2 e CO2 nel sangue Respiratorio_2

1 - legge di Boyle e Gay-Lussac P V = cost P V = nRT n = numero di moli R = costante dei gas T = temp. assoluta 2 - pressione parziale di un gas in una miscela gassosa T = 37o C per tutti i gas corporei In una miscela di n gas: Ptot = P1 + P2 + ……….. + Pn Dalla legge di Boyle e Gay-Lussac: Pgas  [Cgas]  T Esempio: Nell’aria: N2 = 79%, O2 = 21% e la Ptot = 760 mmHg quindi PN2 = 760 x 0.79 = 600 mmHg PO2 = 760 x 0.21 = 160 mmHg Ptot = 760 mmHg Respiratorio_2

3 - pressione dei gas nei liquidi (legge di Henry) All’equilibrio: Pgas fase gassosa fase liquida Cgas = Pgas x coeff. solubilità legge di Henry Il coefficiente di solubilità dipende dalle interazioni del gas con il liquido. Per l’H2O a 0oC i coefficienti di solubilità sono: O2 0.024 ml gas/ml H2O CO2 0.57 CO 0.018 N2 0.012 H2 0.008 CO2 O2  24 4 - diffusione di un gas dall’alveolo al capillare Il coefficiente di diffusione D di un gas che diffonde dall’alveolo al capillare è definito come: D = DP x S x A d x  P.M. Respiratorio_2

DP = gradiente di pressione S = solubilità del gas nel plasma Conclusione: La CO2 diffonde nel plasma  20 volte meglio dell’O2 e quindi richiede minori gradienti di pressione (DP) per spostare volumi di CO2 paragonabili a quelli di O2 DP = gradiente di pressione S = solubilità del gas nel plasma A = area della superficie di scambio d = spessore delle pareti da attraversare P.M. = peso molecolare del gas I cui termini indicano: CO2 O2  24 il rapporto di diffusione S/ P.M. sarà: Se il rapporto di solubilità tra la CO2 e l’O2 vale: = 24 x 5.66 / 6.63 = 20.3 sapendo che:  CO2 =  44 = 6.63  O2 =  32 = 5.66 5 – tensione di vapore dell’H2O è la pressione dell’H2O in fase gassosa (PH2O) è proporzionale alla temperatura A 0o C PH2O 4.6 mmHg 37o C 47 mmHg 100o C 760 mmHg Respiratorio_2

6 – pressioni parziali dei gas inspirati, alveolari ed espirati aria atmosferica aria umidificata (37oC) gas aria alveolare aria espirata N2 597 78.7 % 563 74.0 % 569 75.0 % 566 74.5 % O2 159 20.8 % 149 19.7 % 104 13.6 % 120 15.7 % CO2 0.3 0.04 % 0.3 0.04 % 40 5.3 % 27 7.6 % H2O 3.7 0.5 % 47 6.2 % 47 6.1 % 47 6.2 % Tot 760 100 % 760 100 % 760 100 % 760 100 % Respiratorio_2