Sistema respiratorio - Riassunto Fisiologia umana PDF

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appunti utili per l'esame di fisiologia ...

Description

SISTEMA RESPIRATORIO

Funzione della respirazione

Fornire Fornire

ossigeno ossigeno

ai ai

tessuti tessuti

ed ed

eliminare eliminare

dall dall’organismo l’’anidride anidride carbonica, carbonica, che che si si forma forma in in seguito seguito al al metabolismo metabolismo

EVENTI COINVOLTI NEL PROCESSO DI SCAMBIO GASSOSO

 Ventilazione polmonare movimento di aria dall'esterno all'interno del polmone e viceversa

 Diffusione alveoli - sangue movimento O

2

e CO

2

attraverso la

membrana respiratoria

 Un

rapporto

polmonare perché

Ventilazione-

normale

gli

è

scambi

Perfusione

indispensabile avvengano

in

maniera ottimale

 Trasporto O

2

e CO

2

nel sangue

 Diffusione sangue-tessuti movimento di O 2 e CO2 a livello tissutale

 Utilizzazione O

2

e produzione CO 2

nelle cellule

FENOMENI ASSOCIATI

MECCANICA RESPIRATORIA Forze

implicate

nel

mantenere

in

posizione

il

polmone e la gabbia toracica e nel determinarne il movimento durante l'atto respiratorio

CONTROLLO DELLA VENTILAZIONE Meccanismi che regolano la funzione degli scambi gassosi nel polmone

Branca arteria polmonare

Bronchioli

Arterie, vene e

Muscolo

nervi bronchiali

liscio

Branca vena

Fibre

polmonare

elastiche

Vasi linfatici

Capillari Alveoli

 Lo scambio dei gas respiratori avviene a livello dell’unità alveolo-capillare. Gli alveoli sono circa 300.10

6

e formano una superficie di scambio totale

2

di circa 100 - 140 m .



La circolazione polmonare è la più estesa e si distribuisce per circa 80% degli alveoli. Ogni sacco alveolare riceve un singolo ramo capillare.

Gli per

scambi

gassosi

diffusione

membrana capillare) il (0.15 – 5

avvengono

attraverso

respiratoria

la

(alveolo-

cui spessore

ridotto

m) facilita gli scambi.

Struttura alveolare Gli alveoli sono costituiti da pneumociti di I tipo per gli scambi gassosi e pneumociti di II tipo che sintetizzano il surfattante.

Fibre elastiche

Pneumociti II tipo

Pneumociti III tipo (chemocettori)

Pneumociti I tipo

Capillari

Macrofagi

Cellule endotelio capillare

In caso di lesione dei pneumociti di tipo I, il tipo II li sostituisce e poi si trasforma in tipo I

Il

ricambio

alveolare Faringe Cavità nasali Corde vocali

Lingua

Esofago

Laringe Polmone Ds Trachea

Polmone Sn Bronco

è

di un

aria

processo

intermittente

legato

al

ciclo

respiratorio

(frequenza 12/min). In condizioni normali, ad ogni

inspirazione

500

ml

di

aria

entrano (volume

corrente) che si diluiscono

Ds

Bronco Sn

in un volume (2.3 litri) già contenuto

nel

(capacità

polmone funzionale

residua).



Il

ricambio

necessita respiratori

di

completo 12-16

atti

 Il movimento di aria avviene attraverso le vie aeree di conduzione:



trachea

e

bronchi

(dotati

di

anelli

cartilaginei per evitare il collasso) Bronchi primari danno origine a 23 generazioni di condotti secondari fino

 

 

 

agli alveoli L’aria

si

muove

massa

fino

ai

con

movimento

bronchioli

poi per diffusione

terminali

di e

Le vie aeree,

fino alla 17

a

generazione

(vie di conduzione), non partecipano agli

scambi gassosi (spazio morto anatomico). Scambi dalla 17

a

generazione in poi. Il progressivo aumento della sezione trasversa

totale delle vie aeree, in parallelo, determina progressiva riduzione velocità dell’aria.

Nelle vie aeree di conduzione, l’aria viene preriscaldata, umidificata (per contatto con il secreto che bagna la mucosa) e depurata (muco trattiene la polvere, che viene eliminata attraverso il meccanismo di scala mobile muco-ciliare). Numero di goblet cells diminuisce tra la Cilia muovono muco verso la faringe Particelle polvere

5 a e la 12a divisione bronchiale. Nel tabagismo ed in presenza di sostanze inquinanti

aumentano

di

numero

e

si

propagano ai bronchioli (riducendone il Strato muco Strato acquoso

Cilia

Cellule caliciformi Goblet cells

Cellule colonnari

Membrana basale

calibro)

Meccanismi di di difesa Le cellule ciliate, presenti nelle vie aeree, dal naso ai bronchioli terminali, contengono circa 200 cilia per cellula, con battito continuo a frequenza 1020 battiti/sec (movimento muco verso la faringe a velocità 5-20 mm/min.

 Particelle

dimensioni

>

10-15

m:

rimosse

nel

naso

(vibrisse

e

precipitazione per turbolenza). Le sporgenze delle cavità nasali (turbinati) deviano la direzione dell’aria. Le particelle, che hanno massa ed inerzia maggiore dell’aria, non sono deviate e nell’urto contro le sporgenze sono intrappolate

nel

muco

e

spinte

dalle

cilia

fino

alla

faringe,

per

essere

deglutite. L’irritazione delle vie nasali provoca il riflesso dello starnuto.

 Particelle

dimensioni

≅

10

m: arrivano in trachea e nei bronchi, dove

sono intrappolate nel muco ed eliminate dal movimento ciliare. Stimolano broncocostrizione e il riflesso della tosse.

 Particelle

dimensioni 2-5

m: sedimentano nei bronchioli terminali per

precipitazione gravitazionale causando malattie (minatori di carbone)

 Particelle

dimensioni < 2

m: arrivano agli alveoli dove vengono rimosse

dai macrofagi alveolari o allontanate dai linfatici polmonari. Un eccesso di particelle provoca proliferazione di tessuto fibroso nei setti alveolari con danno polmonare permanente (asbestosi, silicosi).

  Sistema nervoso parasimpatico (vago, Ach-recettori M Broncocostrizione

(riflessi

attivati

da

agenti

irritanti,

3

): stimoli

meccanici, CO 2)

 Adrenalina circolante (recettori

2

)

Broncodilatazione

 Sistema nervoso simpatico (NA-recettori Broncocostrizione

(effetto

scarso),

agisce

) prevalentemente

su

arterie bronchiali e ghiandole

 Fattori

locali

rilasciati

durante

infiammazioni

o

reazioni

allergiche: Istamina (dai mastociti durante reazioni allergiche) e PG (durante infiammazioni) Broncocostrizione

Movimento aria Esterno gradiente pressorio (

Interno determinato da

P).

Esterno (P atmosferica) Interno (P intrapolmonare) • P intrapolmonare < P atmosferica = ventilazione a P negativa (condizione naturale) • P

atmosferica

intrapolmonare (respiratori)

(pressione =

alla

ventilazione

bocca) a

P

>

P

positiva

Per la Legge di Boyle

P . V = K P intrapolmonare si modifica attraverso cambiamenti del volume polmonare.

Inspirazione:

↑volume

polmone

 ↓P

intrapolmonare



aria

 ↑P

intrapolmonare



aria

entra Espirazione:

↓volume esce

polmone

 Il

polmone, privo di strutture di sostegno o muscolari, è adeso

alla gabbia toracica attraverso la pleura (parietale e viscerale).

 Le

variazioni di volume del polmone dipendono da variazioni

di volume della gabbia toracica.





 

 

La cavità pleurica contiene liquido

( 2

ml)

mantiene

adesi

i

che

foglietti

pleurici consentendone lo scivolamento. Nella cavità pleurica esiste una

P

(P

endopleurica)

subatmosferica (negativa)

  

  

  

Modello Modello per per spiegare spiegare ll’esistenza esistenza di di P P negativa negativa nello nello spazio pleurico

Pompa aspirante

P = 0

P A pompa ferma esiste equilibrio tra P

P = 0

esterna

(P

di

riferimento

considerata = 0), P intra-palloncino e P contenitore. P = 0

Liquido

P = 0

La pompa aspira liquido: • P contenitore diventa < 0 • Si crea P = 0

del

P tra interno ed esterno palloncino

transmurale P < 0

(pressione

positiva)

che

determina espansione palloncino.

P = 0

L’aumento

di

volume

del

palloncino determina diminuzione della

P

al

suo

interno,

il

palloncino si riempe di aria grazie

P < 0

al

P < 0

P esterno-interno.

P = 0

Condizione Condizione finale: finale • Volume P

palloncino

volume

contenitore • P intra-palloncino = P esterna • P

P = 0

intercapedine

espressione

è

della

negativa tendenza

ed

è del

palloncino a tornare alla situazione di equilibrio, sgonfiandosi.

P < 0

Il polmone (struttura elastica) è adeso alla gabbia toracica grazie alle pleure. Non è mai in equilibrio elastico, ed è quindi sottoposto continuamente ad una forza di retrazione, espressa dalla negatività dello spazio pleurico (P endopleurica mantenuta

negativa).

dalla

L’adesione

continua

tra

aspirazione

polmone

del liquido

e

gabbia

pleurico

toracica

da parte

è

dei

linfatici, che impedendo lo scollamento del polmone dalla parete toracica, contribuisce al mantenimento della negatività endopleurica.

Condizione di equilibrio per polmone e gabbia toracica

La P

negativa è espressione delle

forze

opposte

ep

polmone che

e

di

della

tendono

a

retrazione gabbia

dilatare

del

toracica, lo

spazio

pleurico.

Polmone e gabbia toracica sono strutture elastiche che aderiscono attraverso le pleure. Il polmone, normalmente espanso rispetto alla sua condizione di equilibrio, è sottoposto ad una forza di retrazione verso l’interno e la gabbia toracica, normalmente compressa rispetto alla sua condizione di equilibrio, è sottoposta ad una forza di retrazione verso l’esterno.

In condizioni di riposo (fine espirazione tranquilla) la forza di retrazione elastica del polmone è perfettamente controbilanciata da quella della gabbia toracica. Il sistema toraco-polmonare è perfettamente in equilibrio e la P endopleurica (P ep) è circa -5 cmH 2O.

Pneumotorace Pneumotorace

L’esistenza di forze elastiche uguali e contrarie è dimostrata dal fatto che quando entra aria nello spazio pleurico (pneumotorace), il polmone collassa e la gabbia toracica si espande.

• Alla

fine

tranquilla

il

di

un’espirazione

polmone

contiene

un

volume di aria: capacità funzionale

CFR) ≅ 2.3 litri.

residua ( • Alla

CFR

il

sistema

toraco-

polmonare è in equilibrio.



• Ogni variazione di volume rispetto alla

 





!"

CFR prevede lo sviluppo di forza

muscolare. • Per

aumentare

sopra

della

vincere

la

retrazione

il

volume

CFR,

è

di

necessario

maggiore elastica

al

del

forza

di

polmone,

(muscolatura inspiratoria).

Condizione Condizione di di riposo riposo (CFR)

• Per

ridurre

il

della

CFR

necessario

è

volume

al di

sotto

vincere

la

maggiore forza di retrazione elastica della

gabbia

espiratoria).

toracica

(muscolatura

L’espansione del polmone durante l’inspirazione avviene come conseguenza dell’aumento di volume della gabbia toracica, ottenuto con la contrazione dei muscoli inspiratori, che compiono un lavoro per vincere le forze di retrazione elastica del polmone.

Contrazione muscoli inspiratori

↑Volume cavità toracica Le variazioni di P ep riflettono la

↑negatività P

ep

=

↑P

tp

↑Volume polmoni ↓P

ip

Aria entra nei polmoni finchè Pip = Patm

necessità di vincere le forze di retrazione elastica del polmone (resistenza elastica).

Cranio

P Trasverso

A

Caudale

 ↑volume gabbia toracica Diaframma  ↑ C-C + T Intercostali esterni ↑ A-P + T Sternocleidomastoidei ↑ A-P + T Scaleni  ↑ C-C

Ms. Inspiratori

Ms.

Espiratori

(espirazione

↓volume

forzata:

esercizio

gabbia fisico,

toracica fonazione,

canto, fase espiratoria starnuto e tosse) Intercostali

interni,

Addominali,

Accessori

dorsale, Dentato posteriore-inferiore, lombi)

(Grande

Quadrato dei

#

 DIAFRAMMA Innervato dai nervi frenici (C3-C5). Inserzioni su sterno, costole più basse, colonna vertebrale, e legamento centrale aderente al pericardio.

Contrazione:

↑volume

gabbia toracica (

↑

C-C + T). Inspirazione

tranquilla

(eupnoica):

abbassamento cupola diaframmatica 1-2 cm

↑

( volume 200-400 ml).

↑

Inspirazione profonda: 10 cm ( volume = 2-4 l). Minore

efficienza:

donna

in

gravidanza,

obesi, compressione parete addominale.

Rilasciamento

diaframma

gabbia toracica

 CFR.

 ↓volume

L’espirazione tranquilla è un fenomeno passivo

assicurato

dalle

retrazione del polmone.

forze

di

Vertebre Costola

Assi rotazione costole tangenti al collo. Diminuzione cranio-caudale angolo: I costa = 125°, VI costa = 88°

Vertebre

Ms intercostali esterni (nervi intercostali, T1-T11).

Disposizione

obliqua

alto

basso e avanti, innalzano le costole.

→ ↑

A-P + T. Sterno

Movimento (muscoli),

Costola

parete

leva

di

3°

resistenza

anteriore

della

tipo:

potenza

distribuita costola,

sulla fulcro

(articolazione costo- vertebrale).

si muovono in avanti  ↑ A-P, con movimento dello sterno in alto ed in avanti. Costole più craniali

Costole più caudali si muovono verso l’esterno, contribuendo soprattutto ↑ T.

Muscoli inspiratori accessori Particolarmente

attivi

(esercizio

tosse,

fisico,

nell’inspirazione patologie

ostruttive

forzata come

l’asma) Sternocleidomastoidei: aumentando

il

sollevano

diametro

lo

sterno,

antero-posteriore

trasverso della gabbia toracica Scaleni: sollevano le prime due costole

e

 L’inspirazione polmone,

che

è

conseguenza

segue

l’aumento

di

dell’espansione volume

della

del

gabbia

toracica, ottenuto per contrazione dei muscoli inspiratori, che compiono un lavoro per vincere le forze di retrazione elastica del polmone.

 L’espirazione

tranquilla

è

associato

al

rilasciamento

della

Quando

la

muscolatura

si

un

fenomeno

muscolatura

rilascia

il

passivo,

inspiratoria.

sistema

toraco-

polmonare torna al volume di partenza (punto di equilibrio) grazie al prevalere

delle forze