APPARATO RESPIRATORIO
Insieme di organi cavi specializzati a fornire ossigeno e a rimuovere anidride carbonica dal sangue In particolare: Provvede agli scambi gassosi di ossigeno e anidride carbonica tra il sangue e l’aria Permette di parlare, ridere e piangere Garantisce il senso dell’olfatto Controlla l’omeostasi del pH sanguigno: CO2 + H2O→H2CO3 (aq) → HCO3- + H+ Se la CO2 non viene eliminata, reagisce con H2O formando HCO3- che in soluzione acquosa si presenta in forma dissociata, come HCO3- + H+ aumentando, quindi, la [H+] e abbassando il pH, determinando una condizione nota come acidosi.
L’apparato respiratorio è un complesso insieme di organi cavi, le vie aeree, che costituiscono la porzione di conduzione dell’apparato respiratorio adibita esclusivamente al passaggio dell’aria e di due organi pari pieni e parenchimatosi, i polmoni che con gli alveoli polmonari dove avvengono gli scambi, costituiscono la porzione respiratoria . Nel loro insieme garantiscono e permettono gli scambi di O2 e CO2 tra il sangue e l’atmosfera. In particolare: Le vie aeree sono i canali che portano l’aria dall’ambiente esterno ai polmoni I polmoni sono la sede dove hanno luogo gli scambi gassosi fra aria e sangue garantendo a quest’ultimo l’apporto di O2 e l’eliminazione di CO2 La respirazione consta di due fasi: L’inspirazione, mediante la quale l’aria contenente O2 dall’ambiente esterno, attraverso le vie aeree giunge ai polmoni L’espirazione con cui l’aria carica di CO2 dai polmoni, attraverso il percorso inverso fuoriesce all’esterno.
La porzione di conduzione può essere, inoltre, divisa in due porzioni: Le vie aeree superiori, costituite dalle porzioni dell’apparato respiratorio localizzate nella testa e nel collo e costituite dal naso e dalla faringe, dalla laringe e dalla trachea. Le vie aeree inferiori, costituite dagli organi posti all’interno del torace (porzione terminale della trachea, bronchi e albero bronchiale, bronchioli e alveoli)
STRUTTURA DELLE VIE AEREE In quanto organi cavi, le vie aeree risultano costituite dalle quattro tonache: - Tonaca mucosa + muscularis mucosae - Tonaca sottomucosa - Tonaca muscolare Tonaca avventizia Esistono in realtà due tipologie di tonaca mucosa che rivestono la porzione di conduzione dell’apparato respiratorio: Mucosa respiratoria Mucosa olfattiva
MUCOSA RESPIRATORIA Costituisce parte della tonaca mucosa delle vie aeree. E’ costituito da un epitelio pseudo pluristratificato ciliato, dotato di ciglia mobili e numerose cellule mucipare caliciformi, la forma più semplice di ghiandola esocrina perché unicellulare secernente muco. Intrappola ed eliminare pulviscolo, pollini e batteri inalati con l’inspirazione grazie e all’azione delle ciglia che spingono il muco verso la faringe dove vengono deglutite e digerite piuttosto che contaminare i polmoni (scala mobile mucociliare).
MUCOSA OLFATTIVA In una zona ristretta delle cavità nasali, posta a livello delle pareti superiori e laterali, si trova la mucosa olfattiva, in cui nell’ epitelio che compone la tonaca mucosa, sono presenti, oltre alle cellule mucipare caliciformi, neuroni modificati, di natura sensitiva, in grado di percepire gli stimoli odorosi. Anche questa mucosa è costituita da epitelio pseudo-pluristratificato ciliato, ma le ciglia sono prive di movimento perché necessarie unicamente a legare le molecole odorose Gli assoni delle cellule olfattive provenienti dai corpi cellulari di questi neuroni, si associano a formare il nervo olfattivo (I NC) che, attraverso l’etmoide, raggiungono il telencefalo.
LA FARINGE Le cavità nasali comunicano tramite delle aperture posteriori, le coane, con la faringe: organo impari e mediano comune all’apparato digerente e respiratorio. Si estende dalla base del cranio fino alla VI vertebra cervicale dove continua con l’esofago. Si trova, quindi, anteriormente alla colonna vertebrale e posteriormente alle cavità nasali ed alla cavità orale con le quale comunica Dà passaggio sia all’aria che agli alimenti e viene convenzionalmente suddivisa in 3 porzioni: Superiore o nasale = rinofaringe Media od orale= orofaringe Inferiore o laringea= larinofaringe
LA LARINGE E’ un organo impari e mediano, rivestito di cartilagine, posto nel collo davanti al segmento inferiore della faringe ed interposta tra faringe e trachea. La lunghezza ed il diametro dipendono dal sesso e dall’età. La sua funzione principale è quella di impedire il passaggio del cibo nelle vie aeree e quindi il soffocamento. Consente il passaggio dell’aria e permette la fonazione.
E’ costituita da segmenti cartilaginei pari ed impari: Segmenti impari sono: Epiglottide. Cartilagine tiroidea: più grande a forma di scudo, Cartilagine cricoidea: collega la laringe alla trachea. Segmenti pari, posti posteriormente alla cartilagine tiroidea e coinvolti nella fonazione sono : Cartilagini aritenoide Cartilagini corniculate. Cartilagini cuneiformi sostengono i tessuti tra le cartilagini aritenoidi e l’epiglottide. Ad eccezione dell’epiglottide formata da cartilagine elastica, tutti gli altri segmenti sono costituiti da cartilagine ialina
EPIGLOTTIDE Costituisce il margine superiore della laringe. Cartilagine a forma di foglia, in grado di discriminare il passaggio dell’aria o del cibo nelle vie aeree inferiori o nell’esofago e nell’apparato digerente. A riposo, l’epiglottide è in posizione verticale ma con la deglutizione, i muscoli della lingua premono su di essa, abbassandola e di fatto facendo sì che chiuda le vie respiratorie e diriga il cibo ed i liquidi nell’esofago localizzato posteriormente alle vie aeree.
LA TRACHEA Organo impari e mediano posto anteriormente all’esofago. Fa seguito alla laringe. Ha una lunghezza di circa 12 cm e un diametro di 2,5 cm. A livello della IV vertebra toracica si biforca in due bronchi principali destro e sinistro che entrano nell’ilo del rispettivo polmone. E’ sostenuta da 15-20 anelli di cartilagine ialina a forma di C incompleti posteriormente che hanno la funzione di rinforzare la trachea evitandone il collasso durante l’inspirazione. Gli anelli cartilaginei che circondano la trachea sono incompleti posteriormente per permettere all’esofago di dilatarsi nel passaggio del cibo una volta deglutito
I POLMONI Sono organi pieni, pari e simmetrici posti nella cavità toracica all’interno del mediastino e separati tra loro dal cuore. La superficie è liscia, lucente e segnata da numerose linee e scissure che indicano i lobi dell'organo; la consistenza spugnosa. Alla nascita i polmoni sono di colore rosato che diventa grigio ardesia scuro con l'avanzare dell'età a causa della deposizione all’interno tessuto areolare di granuli di una sostanza carboniosa; la deposizione aumenta in quantità con l'avanzare dell'età ed è più abbondante nei maschi che nelle femmine. Hanno un peso variabile a seconda del contenuto di sangue e sono generalmente più pesanti nel maschio che nella femmina. Il polmone destro è più grande del sinistro e solito pesa circa 625 g; il sinistro è più piccolo del destro a causa dello spazio occupato dal cuore (impronta cardiaca) e pesa circa 567g .
Hanno la forma di un cono. Se ne riconoscono, pertanto: Una base o faccia diaframmatica in basso dalla forma concava che si adatta perfettamente alla convessità del diaframma; separa il polmone destro dalla destra lobo del fegato , e il polmone sinistro dal lobo sinistro del fegato , lo stomaco , e la milza . Un apice arrotondato e rivolto verso l’alto si estende nella radice del collo , raggiungendo sopra del livello dell'estremità sternale della prima costa . Una faccia laterale o costovertebrale di forma convessa. Una faccia mediale o mediastinica di forma concava dove sono presenti la fossa cardiaca e l’ilo polmonare attraverso cui passano i bronchi principale, le arterie e le vene polmonari, le arterie e le vene bronchiali, i vasi linfatici ed i nervi. L’ insieme del bronco principale dei vasi e dei nervi costituisce la radice del polmone.
ALBERO BRONCHIALE Ogni polmone riceve attraverso l’ilo, posto sul margine mediastinico, un sistema ramificato di conduzione dell’aria chiamato albero bronchiale che origina a livello della biforcazione della trachea e si estende fino ai bronchioli terminali. I bronchi sono sostenuti da anelli di cartilagine incompleta e rivestiti da epitelio respiratorio che si modifica assottigliandosi man mano che si procede distalmente. A livello di bronchioli, l’epitelio non è più pseudo-stratificato ciliato, ma cubico semplice privo di cellule mucipare ma ancora dotato di ciglia in grado di intrappolare eventuale muco prodotto ed eliminarlo dalle vie aeree. La lamina basale presenta BALT (= tessuto linfoide associato ai bronchi)
RAMIFICAZIONI BRONCHIALI Bronchi principali (destro e sinistro) Bronchi lobari (o secondario) Bronchi segmentali (o terziari) Bronchioli (o bronchi lobulari) Bronchioli terminali Bronchioli respiratori (compaiono gli alveoli) Condotti alveolari (parete completa- mente composta da alveoli) Sacchi alveolari (sono la parte terminale, a fondo cieco, dei condot- ti alveolari).
BRONCHI PRINCIPALI Originano dalla trachea e raggiungono l’ilo del polmone dove si ramificano. Il bronco destro ha diametro > del sinistro, è più ampio ed ha un decorso più verticale (maggiore facilità di depositare corpi estranei). Prima di entrare nel polmone emette un bronco lobare superiore (secondario)insieme al quale entrerà nel parenchima polmonare e solo successivamente emetterà i bronchi lobari inferiore e medio. Il bronco principale sinistro ha un decorso più orizzontale rispetto a quello di destra e si ramifica solo dopo essere entrato nel parenchima polmonare
BRONCHI SEGMENTALI Ogni bronco lobare a sua volta si suddivide in bronchi segmentali o terziari che ventilano un segmento di parenchima polmonare funzionalmente indipendente chiamato segmento polmonare. Riconosciamo 8 segmenti a sinistra e circa 10 a destra. Dai bronchi segmentali originano i bronchioli che ventilano una porzione di parenchima polmonare chiamato lobulo polmonare.
BRONCHIOLI Inizia la porzione respiratoria. Ogni bronchiolo si suddivide in 50-80 ramificazioni chiamate bronchioli terminali che dividendosi in due o più bronchioli respiratori danno origine alla porzione respiratoria. Il bronchiolo respiratorio si suddivide in circa 10formazioni allungate chiamare dotti alveolari che terminano in espansioni sacciformi definite sacchi alveolari le cui pareti sono rivestite dagli alveoli.
ACINI POLMONARI L’acino polmonare è l’unità morfo-funzionale del polmone in quanto è definito come l’insieme delle ramificazioni provvisti di alveoli che originano da un bronchiolo terminale. Un alveolo è una sacca rivestita da una membrana respiratoria formata dalle cellule squamose alveolari, dalle cellule squamose endoteliari e dalla loro membrana basale
La parete interna dell’alveolo è rivestita da un epitelio pavimentoso semplice, costituito da due tipi di cellule: Pneumociti di I tipo: coprono il 95% della superficie alveolare e la loro sottigliezza permette uno scambio più rapido dei gas. Pneumociti di II tipo: coprono il restante 5% della parete alveolare ed hanno due importanti funzioni: Riparano l’epitelio se danneggiato producono un secreto, il surfactante, una sostanza tensioattiva in grado di impedire l’eccessiva distensione dell’alveolo nell’inspirazione ed il suo collasso nell’espirazione; ricoprendo, infatti gli alveoli, impedisce che durante lo svuotamento le loro pareti si attacchino e collassino. Il citotipo più abbondante all’interno degli alveoli polmonari è costituito dai macrofagi alveolari che con la loro attività fagocitaria mantengono liberi gli alveoli da polveri e detriti.
SPAZIO MORTO VENTILATORIO L’aria nella porzione di conduzione dell’apparato respiratorio non può scambiare gas con il sangue. Per questo motivo, questo tratto dell’apparato respiratorio viene anche definito spazio morto respiratorio. In condizioni di riposo la muscularis mucosae dell’epitelio bronchiolare viene stimolata dal sistema nervoso parasimpatico e il lume delle vie aeree e parzialmente ristretto. In questo modo si ha una diminuzione del volume dello spazio morto respiratorio e quindi un maggiore flusso d’aria negli alveoli. Durante l’attività fisica, il sistema simpatico rilassa la muscularis mucosae aumentando lo spazio morto ma aumentando anche il volume e la velocità dell’aria. Il bilancio finale è a favore degli scambi respiratori che risultano aumentati rispetto alla condizione di riposo.
I bronchioli, quindi, sono gli elementi deputati al controllo del flusso d’aria all’interno degli alveoli per due ragioni: Sono i componenti più numerosi della porzione di conduzione. Non essendo rivestiti di cartilagine ed avendo una tonaca muscolare ben sviluppata possono meglio variare il loro diametro relativo rispetto alle vie aeree più grandi.
VASCOLARIZZAZIONE DEL POLMONE Unico organo servito dalla circolazione polmonare e dalla circolazione sistemica. Presenta, quindi, due sistemi vascolari: Uno funzionale determinato dalla circolazione dei vasi polmonari Uno trofico costituito dai vasi bronchiali che si diramano seguendo le diramazioni dell’albero bronchiale Le arterie bronchiali: - Rappresentano la vascolarizzazione trofica del polmone. del polmone. Sono rami collaterali viscerali dell’aorta toracica. Generalmente sono in numero e disposizione ma più frequentemente si trovano in numero di 2 o 3 a sinistra e una destra. L'arteria bronchiale destra origina da una di quelle di sinistra. Le arterie bronchiali di sinistra nascono dalla parte alta dell'aorta toracica. Seguono le diramazioni del rispettivo albero bronchiale e vascolarizzano i bronchi principali fino ai bronchioli e la pleura
RESPIRAZIONE Spazio pleurico = spazio potenziale. Le membrane ed il liquido pleurico hanno tre importanti: Riduzione dell’attrito durante l’espansione polmonare Creazione di un gradiente pressorio tra l’atmosfera ed i polmoni in grado di permettere l’ingresso dell’aria nelle vie respiratorie: durante l’inspirazione, infatti, la contrazione dei muscoli inspiratori (diaframma ed intercostali esterni) aumenta il volume della gabbia toracica stirando verso l’esterno la pleura parietale e, di conseguenza, anche la pleura viscerale ed i polmoni. In questo modo la pressione esercitata dall’aria all’interno dei polmoni cade al di sotto della pressione atmosferica creando un gradiente pressorio che spinge l’aria all’interno delle vie aeree. Compartimentalizzazione della cavità toracica