Luigi Avallone » 20.Fisiologia dell'apparato respiratorio - Prima parte

Generalità

Introduzione

L’apparato respiratorio regola gli scambi gassosi tra sangue venoso ed aria che si realizzano mediante l’assunzione di ossigeno e l’eliminazione di anidride carbonica. Esso è costituito da organi cavi di forma tubulare (cosiddette vie aerifere o respiratorie), lungo le quali si verifica il passaggio di aria, e da organi parenchimatosi, ovvero i polmoni, sede degli scambi gassosi.

Schema di polmoni. Fonte: Wikipedia

Ricordi anatomici

L’apparato respiratorio è formato da vari organi:

Le vie nasali, la faringe e la laringe;
Trachea;
Bronchi;
Polmoni: a livello dei quali avvengono i processi di scambio dei gas respiratori, ossigeno e anidride carbonica.

Ricordi anatomici (segue)

L’ingresso dell’aria nella trachea è regolato dall’epiglottide, lembo di tessuto cartilagineo che, al momento della deglutizione, chiude la laringe e impedisce a particelle di cibo o di saliva di incanalarsi lungo le vie respiratorie.

In tutti i vertebrati, i due polmoni sono racchiusi nel torace, cavità delimitata basalmente da una cupola formata dal muscolo diaframma;
Ciascun polmone è rivestito da due sottili membrane sierose, le pleure, una aderente alla superficie esterna del polmone (pleura viscerale) e l’altra alla superficie interna del torace (pleura parietale). Le due pleure sono separate da una cavità virtuale in cui si trova una modesta quantità di fluido (liquido pleurico).

Schema di polmoni. Fonte: Wikipedia

Differenze di specie

Branchie, Trachee e Polmoni: sono le principali strutture specializzate che, come frutto dell’evoluzione, si sono sviluppate per funzionare da superfici di scambio tra l’organismo e l’ambiente.

Differenze di specie – Branchie

Branchie: aumentano enormemente la superficie degli scambi gassosi. Sono presenti in numerosi gruppi animali come gli artropodi (inclusi alcuni crostacei terrestri), gli anellidi, i pesci e gli anfibi.
Struttura: escrescenze convolute contenenti vasi sanguigni coperti da un sottile strato di tessuto epiteliale. Esse possono essere esterne al corpo (alcuni anfibi) o interne (granchi e pesci). Le branchie interne sono generalmente protette da opercoli. Ogni branchia è suddivisa in centinaia di filamenti, composti ognuno da sottili e flessibili lamelle. N.B.: Le branchie sono molto efficienti nel sottrarre ossigeno dall’acqua (l’ossigeno presente nell’acqua ammonta solo a 1/20 rispetto a quello contenuto nello stesso volume d’aria).

Flusso controcorrente
L’acqua scorre sulle branchie in un’unica direzione; il sangue invece scorre nei capillari nella direzione opposta. Funzione: Il flusso controcorrente massimizza il trasferimento di ossigeno.

Branchie opercolate, sono visibili gli archi branchiali, le branchie e i filtri branchiali che trattengono particelle di cibo nella bocca. Fonte: Wikipedia

Differenze di specie – Trachee

Trachee:
sistema di condotti per il passaggio dell’aria collegate con l’ambiente esterno attraverso una serie di orifizi (stigmi) situati lungo i fianchi dell’addome. Questi “tubi” portano l’aria direttamente alle cellule per gli scambi gassosi.

Differenze di specie – Polmoni

Polmoni:
sorta di sacche interne collegate con l’esterno per mezzo di un sistema di condotti. La respirazione polmonare si è evoluta probabilmente 400 milioni di anni fa.
1. Anfibi: hanno polmoni a sacchetto con una superficie interna per gli scambi gassosi relativamente piccola. L’azione dei polmoni è affiancata da quella della pelle, umida e sottile, attraverso cui i gas possono diffondere facilmente. I polmoni nella rana derivano da estroflessioni ventrali del canale alimentare, nonostante la loro posizione sia dorsale rispetto ad esso.

Rana. Fonte: Wikipedia

Differenze di specie (segue)

2.Uccelli:
sistema di sacchi aerei interconnessi ai polmoni.
Funzione: alleggerire l’animale e rendere possibile un maggior afflusso di ossigeno ai possenti muscoli delle ali.
Per far percorrere all’aria l’intero sistema, un uccello deve effettuare due cicli respiratori di inspirazione-espirazione. Questo sistema, che comporta un flusso unidirezionale dell’aria all’interno dei polmoni, è così efficiente nel sottrarre all’aria l’ossigeno che certi uccelli possono volare a quote altissime.

Anatomia generale di un uccello. Fonte: Wikipedia

Anatomia funzionale

Funzioni delle vie respiratorie:

La trachea è detta via aerea di prima generazione

I bronchi rappresentano vie aeree di seconda generazione

Ogni suddivisione rappresenta una ulteriore generazione.

Saranno necessarie 20-25 generazioni per arrivare agli alveoli.

La muscolatura liscia della parete dei bronchi e dei bronchioli ed il suo controllo è presente lungo tutto il tratto bronchiale non occupato da placche cartilaginee. Molte malattie ostruttive del polmone sono dovute ad un restringimento dei bronchi più piccoli e di bronchioli a causa di una eccessiva contrazione della muscolatura liscia;

Resistenza al flusso di aria nell’albero bronchiale: La resistenza massima al flusso aereo si ha a livello dei grossi bronchi; in condizioni patologiche, tuttavia, i bronchioli terminali determinano una importante resistenza al flusso per due motivi:

a) per le loro dimensioni vengono più facilmente occlusi;
b) per la maggiore presenza di muscolatura liscia è più probabile la costrizione.

Anatomia funzionale (segue)

3. Controllo nervoso e locale della muscolatura bronchiale – controllo simpatico e broncodilatazione: l’albero bronchiale è molto sensibile alla adrenalina e alla noradrenalina di origine surrenalica per la presenza di recettori beta, la cui stimolazione promuove effetti di broncodilatazione.
4. Controllo parasimpatico e broncocostrizione: la secrezione di acetilcolina promuove effetti di costrizione dei bronchioli da lieve a moderata: in corso di asma, la broncocostrizione si aggrava in quanto si sovrappone l’azione locale del parasimpatico;
5. Fattori locali in grado di provocare costrizione bronchiolare: i mastociti che hanno colonizzato l’organo in seguito a reazioni allergiche (polveri, pollini, fumo, smog, ecc.) degranulano istamina e liberano sostanze ad azione lenta dell’anafilassi responsabili di bronchiolo costrizione.

Anatomia funzionale (segue)

Polmoni

Organi pari, posti in cavità toracica, demarcati:

Dorsoventralmente dalla parete costale;

Medialmente dal mediastino;

Posteriormente dal diaframma.

La pleura avvolge singolarmente ogni polmone, essa è costituita da due foglietti, di cui: il foglietto parietale riveste le pareti interne della loggia polmonare e quello viscerale la superficie dell’organo; tra i due foglietti si forma una cavità cosiddetta virtuale, ovvero la cavità pleurica, la cui funzione è quella di contenere il liquido pleurico.

Anatomia funzionale (segue)

Il polmone risulta formato da lobi; il numero e la morfologia risulta specie specifico.
Ogni lobo viene aerato da bronchi ed irrorato da vasi specifici di quel lobo, ciò implica una rilevante autonomia anatomica e funzionale della parte. A sua volta ciascun lobo si ramifica in unità di dimensioni inferiori, ovvero i lobuli polmonari., che risultano indipendenti dal punto di vista anatomico.
Ai lobuli seguono i bronchi lobulari che, a loro volta, si dividono in bronchi intralobulari (circa 4-5); da queste strutture si originano i bronchioli terminali. Ogni bronchiolo si separa in due bronchioli respiratori che si continuano nei condotti alveolari, da cui si originano i sacchi alveolari, la cui unità fondamentale è costituita dagli alveoli polmonari.
L’acino polmonare è costituito da:

diramazioni bronchiali;

relativi alveoli.