la Respirazione

La respirazione è forse la funzione fisiologica più legata al comune senso della vita. Nella Genesi si narra che Dio soffiò nelle narici di Adamo per dargli la vita e spesso si dice che “la vita inizia e finisce con un respiro”.
In termini strettamente fisiologici respirare significa far arrivare alle cellule lagiusta quantità di O2 per sintetizzare ATP e rimuovere la CO2 prodotta. Per eseguire questa semplice operazione il nostro organismo si è organizzato in modo complesso ma efficiente, strutturando un intero apparato.
In genere, la respirazione è un processo automatico, controllato inconsciamente dal centro respiratorio posto alla base del cervello. La respirazione continua durante il sonno e normalmente anche in stato di incoscienza. La respirazione può̀ essere controllata anche volontariamente, per esempio, quando si parla, canta o quando si trattiene volontariamente il respiro. Gli organi sensoriali situati nel cervello, nell’aorta e nelle carotidi monitorano e rilevano livelli ematici insufficienti di ossigeno o troppo elevati di anidride carbonica. Nei soggetti sani, l’aumento della concentrazione di anidride carbonica rappresenta lo stimolo di maggiore importanza per una respirazione più̀ profonda e rapida. Al contrario, quando la concentrazione di anidride carbonica nel sangue è bassa, il cervello riduce la frequenza e la profondità̀ del respiro. In condizioni normali, un soggetto adulto inspira ed espira circa 15 volte al minuto.

IN SINTESI LA FUNZIONE DELL’APPARTO RESPIRATORIO:

FORNIRE OSSIGENO AI TESSUTI
ELIMINARE DALL’ORGANISMO L’ANIDRIDE CARBONICA CHE SI FORMA NEI TESSUTI IN SEGUITO AL METABOLISMO CELLULARE

APPARATO RESPIRATORIO

ORGANI AFFERENTI

NASO: costituisce la parte iniziale delle vie respiratorie è coinvolto sia nelle attività respiratorie che olfattive.

FARINGE: è un canale che mette in comunicazione la gola con l’esofago. Di struttura muscolo-mucosa, rappresenta sia il primo tratto del tubo digerente – riceve infatti il bolo alimentare dalla bocca attraverso la deglutizione – sia una parte delle vie aeree superiori: nella faringe si immette infatti l’aria proveniente dal naso per poi portarsi nella laringe.

TRACHEA: mette in comunicazione la laringe con la porzione iniziale dei bronchi, nei quali si biforca all’altezza della quinta vertebra dorsale, dividendosi nei due alberi bronchiali, destro e sinistro.

BRONCHI: sono condotti di forma cilindrica compresi tra la biforcazione della trachea e i bronchioli il cui compito è quello di permettere e assicurare il passaggio dell’aria dalla trachea fino ai bronchioli e agli alveoli polmonari. Nel corpo umano i bronchi principali sono due: bronco destro e bronco sinistro.

BRONCHIOLI: rappresentano le piccole diramazioni terminali dei bronchi all’interno dei polmoni caratterizzate da un diametro inferiore a un millimetro; questi si diramano ulteriormente fino a presentare, alle loro estremità̀, gli alveoli polmonari che, a loro volta, si diramano in sacchi (o infundiboli) alveolari, piccole strutture a forma di sacchetto disposte a grappolo d’uva che rappresentano la parte terminale delle vie respiratorie, attraverso le cui pareti avvengono gli scambi gassosi con il sangue. Le pareti dei bronchioli sono caratterizzate da un epitelio a cellule cubiche, presenza di muscolatura liscia e di tessuto connettivale elastico.

POLMONI: sono i due organi preposti alla fornitura di ossigeno all’organismo e all’eliminazione dell’anidride carbonica dal sangue, ovvero agli scambi gassosi fra ambiente circostante e sangue (processo noto con il nome di ematosi). Situati nella cavità toracica, sono avvolti da una membrana sierosa, la pleura, fondamentale per lo svolgimento delle loro funzioni. Tra di loro risultano separati da uno spazio compreso tra la colonna vertebrale e lo sterno, il mediastino, che comprende al suo interno il cuore, l’esofago, la trachea, i bronchi, il timo e i grossi vasi. Ognuno dei due polmoni all’estremità̀ superiore presenta un apice che si estende verso l’alto fino alla base del collo e, all’estremità̀ inferiore, poggia sul muscolo diaframmatico. Il loro compito principale è quello di ricevere il sangue carico di anidride carbonica e prodotti di scarto dalla circolazione sanguigna e di ripulirlo: una volta ripulito il sangue viene poi inviato al cuore, da dove viene “spedito” a tutti gli organi e tessuti. I polmoni hanno un alto grado di elasticità̀ che favorisce l’espulsione dell’aria durante l’espirazione. Come accade anche nel caso dei reni, un solo polmone è sufficiente a garantire il funzionamento di tutto il processo.

PLEURA: è la membrana sierosa che ricopre i polmoni. È formata da due foglietti, chiamati foglietti pleurici: uno, il foglietto pleurico parietale (detto anche “pleura parietale”), riveste esternamente i polmoni e li divide dalla parete toracica; l’altro, il foglietto pleurico viscerale (chiamato anche “pleura viscerale”), aderisce alla superficie interna del polmone. Il compito della pleura è quello di consentire ai polmoni di scorrere sulle pareti della cavità polmonare (lo spazio del torace, cioè̀, all’interno del quale si trovano) e di permettere l’espansione dei polmoni durante l’inspirazione.

MUSCOLI RESPIRATORI

I polmoni non hanno una muscolatura scheletrica propria.

Il lavoro respiratorio viene svolto da:

Diaframma
Muscoli tra le costole (muscoli intercostali)
Muscoli del collo
Muscoli addominali

Diaframma: un muscolo appiattito a forma di cupola che separa la cavità toracica dall’addome, è il muscolo più̀ importante per l’ingresso dell’aria nei polmoni (definita inalazione o inspirazione). Questo muscolo è collegato alla base dello sterno, alle coste inferiori della gabbia toracica e alla colonna vertebrale. Quando il diaframma si contrae, la lunghezza e il diametro della cavità toracica aumentano e i polmoni si espandono.
Muscoli intercostali: favoriscono il movimento della gabbia toracica e assistono la respirazione.

Miscoli del collo: favoriscono il movimento della gabbia toracica e assistono la respirazione.

Muscoli addominali: sono talvolta coinvolti nell’espirazione. In condizioni di riposo, l’aria viene espulsa in modalità̀ passiva (processo definito esalazione o espirazione). Al rilassamento dei muscoli inspiratori, l’elasticità dei polmoni e della parete toracica, che sono distesi durante l’inspirazione, ne consente il ritorno alla forma delle condizioni di riposo; l’espirazione non richiede sforzo. Durante l’intensa attività fisica l’espirazione è coadiuvata da numerosi muscoli, i più importanti sono i muscoli addominali che contraendosi aumentano la pressione all’interno dell’addome l’addome e comprimendo il diaframma sui polmoni, determinano l’espulsione dell’aria.

APPARATO RESPIRATORIO: Meccanismi di difesa

La quantità d’aria respirata giornalmente è in relazione a differenti parametri: età, sesso, attività fisica, stato di salute, temperatura ambientale, posizione corporea.
Mediamente, in relazioni alle relazioni sopra indicate, un soggetto respira tra 12.000 e i 20.000 litri d’aria nelle 24 ore. Inevitabilmente quest’aria contiene gas potenzialmente tossici e particelle (polvere, fuliggine, muffe, funghi, batteri e virus).

L’apparato respiratorio dispone di meccanismi di difesa per proteggersi; solo particelle con diametro inferiore a 3-5 micron penetrano in profondità nei polmoni.

ciglia – muco: La parete interna di bronchi e bronchioli presenta un importante epitelio di ciglia (o epitelio ciliare) e cellule che producono muco (o cellule mucose): le ciglia e il muco servono a intrappolare i contaminanti (polveri, muffe, allergeni ecc.), presenti nell’aria inalata, e a rimuoverli dalle vie aeree. Le ciglia vibrano a una frequenza superiore a 1.000 volte/min. spingendo verso l’alto il muco che riveste la trachea.

macrofagi alveolari: sono globuli bianchi presenti sulla superficie degli alveoli. Sono deputati all’eliminazione di tutte quelle sostanze potenzialmente dannose come pulviscolo atmosferico, batteri e particelle inquinanti. Non a caso, questi derivati dei monociti sono noti come cellule del pulviscolo o della polvere.
Per rimanere in vita, l’organismo deve produrre una sufficiente quantità̀ di energia. Questa energia è ottenuta dalla combustione delle molecole di provenienza alimentare attraverso un processo di ossidazione (in cui tali molecole vengono combinate con l’ossigeno). Nell’ossidazione carbonio e idrogeno si combinano con l’ossigeno e formano anidride carbonica e acqua. Il consumo di ossigeno e la produzione di anidride carbonica sono quindi processi indispensabili per la vita. Ne consegue che il corpo umano deve essere dotato di un apparato specifico per eliminare l’anidride carbonica dal sangue circolante e assorbire l’ossigeno dall’atmosfera a una velocità sufficiente a soddisfare il fabbisogno dell’organismo, anche in condizioni di sforzo massimo. L’apparato respiratorio consente l’ingresso di ossigeno e la fuoriuscita di anidride carbonica dall’organismo. L’apparato respiratorio inizia con il naso e la bocca e prosegue attraverso le vie aeree fino ai polmoni. L’aria penetra nell’apparato respiratorio attraverso naso e bocca, passa nella gola (faringe) e attraverso le corde vocali nella laringe. L’imboccatura della laringe è coperta da un piccolo lembo di tessuto, l’epiglottide, che la chiude automaticamente durante la deglutizione, evitando in questo modo che alimenti o bevande passino nelle vie aeree.

APPARATO RESPIRATORIO: scambio ossigeno e anidride carbonica

La funzione primaria dell’apparato respiratorio è quella di assorbire l’ossigeno ed eliminare l’anidride carbonica. L’ossigeno inalato entra nei polmoni e raggiunge gli alveoli. Gli strati cellulari che rivestono gli alveoli e i capillari circostanti presentano ciascuno uno spessore pari alle dimensioni di una singola cellula e sono in stretto contatto reciproco. Lo spessore di questa barriera fra aria e sangue è mediamente pari a 1 micron (1/10.000 di centimetro). L’ossigeno passa rapidamente attraverso questa barriera di aria-sangue nel sangue capillare. Allo stesso modo, l’anidride carbonica passa dal sangue agli alveoli e viene quindi espirata.
Il sangue ossigenato fluisce dai polmoni alle vene polmonari e quindi nella parte sinistra del cuore, che pompa il sangue al resto dell’organismo ( Funzione del cuore). Il sangue, impoverito di ossigeno e ricco di anidride carbonica, torna alla cavità destra del cuore attraverso due grandi vene: la vena cava superiore e la vena cava inferiore. A questo punto, il sangue viene pompato dall’arteria polmonare ai polmoni, dove acquista ossigeno e rilascia anidride carbonica. Per permettere l’assorbimento dell’ossigeno e il rilascio dell’anidride carbonica, nei polmoni circolano circa 5-8 litri di aria al minuto e vengono trasferiti dagli alveoli al sangue circa 300 millilitri di ossigeno, perfino in condizioni di riposo. Contemporaneamente, un volume simile di anidride carbonica passa dal sangue agli alveoli, da dove viene eliminata con l’espirazione. In condizioni di sforzo, è possibile inspirare ed espirare più̀ di 100 litri di aria al minuto ed estrarre dalla stessa aria 3 litri di ossigeno al minuto. La velocità con cui l’ossigeno entra nell’organismo rappresenta uno strumento utile per misurare il quantitativo d’energia spesa dall’organismo stesso. L’inspirazione e l’espirazione si realizzano tramite i muscoli respiratori.

Scambi gassosi tra spazi alveolari e capillari

La funzione dell’apparato respiratorio consiste nel trasferire due gas: l’ossigeno e l’anidride carbonica. Lo scambio gassoso avviene tra i milioni di alveoli polmonari e i capillari che li circondano. Come mostrato di seguito, l’ossigeno inalato si sposta dagli alveoli al sangue capillare e l’anidride carbonica viene trasferita dal sangue capillare all’aria contenuta negli alveoli.

Sono necessari tre processi affinché́ l’ossigeno presente nell’ambiente esterno venga immesso nel sangue attraverso i polmoni: ventilazione, diffusione e perfusione.

• La ventilazione è il processo attraverso cui l’aria viene inspirata ed espirata dai polmoni.

• La diffusione è il passaggio spontaneo di gas, che non richiede sforzo o impiego di energia da parte dell’organismo, tra gli alveoli e i capillari polmonari.

• La perfusione è il flusso di sangue che il sistema cardiovascolare pompa attraverso i polmoni.

Il circolo ematico rappresenta un collegamento indispensabile tra l’atmosfera, che contiene ossigeno, e le cellule organiche, che consumano ossigeno. Per esempio, il trasferimento di ossigeno alle cellule muscolari non dipende solo dai polmoni, ma anche dalla capacità del sangue di trasportare ossigeno e da quella del circolo di trasportare il sangue ai muscoli. Inoltre, una piccola frazione del sangue pompato dal cuore entra nelle arterie bronchiali e nutre le vie aeree