Transcript Il sistema respiratorio

Polmoni: scambi
respiratori con il
sangue
Vie respiratorie:
cavità nasali,
faringe, laringe,
trachea, bronchi.
Pleura
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Vie respiratorie:
faringe, laringe, trachea,
bronchi, bronchioli e bronchioli
terminali: sistema ampiamente
ramificato di condotti aerei atti a
convogliare l’aria inspirata fino
ai polmoni, ad umidificarla, a
riscaldarla e depurarla
Condotti rigidi per la presenza
di anelli cartilaginei incompleti
chiusi posteriormente da
muscolatura liscia la cui
contrazione è sotto il controllo
del SNA
Ortosimpatico inibisce
Parasimpatico eccita
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Le particelle di pulviscolo atmosferico depositate nel secreto che
ricopre la mucosa vengono eliminate completamente grazie al
movimento ritmico delle cilia vibratili dell’epitelio che mantengono in
continuo flusso verso la cavità faringea il secreto che ricopre la
mucosa.
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Rappresentazione schematica della parte terminale respiratoria
dell’albero respiratorio
Le formazioni
alveolari sono
tenute insieme da
una trama
connettivale
elastica che
conferisce loro una
grande
espansibilità
Quindi la capacità
di assumere
volume
ampiamente
variabile di aria.
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Nelle formazioni alveolari il sangue e l’aria sono separati
solo dall’epitelio dei capillari sanguigni e da un sottile
strato di cellule pavimentose.
L’estrema
sottigliezza delle
membrane che
separano i due
mezzi e la grande
superficie della
parte resp dei
polmoni facilitano
enormemente gli
scambi diffusionali
respiratori
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Per effetto degli scambi gassosi con il sangue, l’aria contenuta
nei polmoni tenderebbe a impoverirsi di O2 e ad arrichirsi di CO2.
Questo non succede grazie al ciclico alternarsi degli atti
respiratori che permettono che la composizione dell’aria
alveolare rimanga praticamente costante.
Nella cavità pleurica
esiste una pressione
negativa che
mantiene sempre
adesa la superficie
polmonare alle pareti
interne della cavità
toracica.
ESPIRAZIONE
INSPIRAZIONE
14 – 15 atti/ min
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La pressione negativa intratoracica o depressione di Donders
Origine: permanente stato di tensione che le strutture polmonari hanno
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I polmoni tendono a retrarsi e a collassare, questa tendenza è
contrastata dalla reazione elastica delle pareti toraciche che invece
tendono a espandersi e a dilatare i polmoni.
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Forze che tendono a far collassare i polmoni:
1. Tensione della trama elastica che avvolge gli alveoli
(elastico teso) < nel bambino
2. Tensione superficiale del velo liquido che riveste
internamente la parete alveolare
Il velo di liquido che riveste gli alveoli si comporta come una
bolla di sapone in cui la tensione superficiale (circonferenziale)
per la legge di Laplace è tanto maggiore quanto minore è il
raggio della bolla.
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Gli alveoli sono così piccoli che la tensione superficiale
dovrebbe essere così alta da impedire totalmente la loro
distensione durante l’inspirazione.
Il surfactant: sostanza (lipoproteica) tensioattiva
che abbassa grandemente la tensione superficiale
Il surfactant si concentra maggiormente negli alveoli di
minor raggio
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MECCANICA RESPIRATORIA
Il flusso dentro e fuori dai polmoni viene guidato dai gradienti di
pressione che i muscoli della respirazione determinano
modificando il volume dei polmoni
La relazione tra
pressione e volume di un
gas segue la legge di
Boyle: data una certa
quantità di gas in un
contenitore, la pressione
è inversamente
proporzionale al volume
del contenitore
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Muscoli toracici: scaleni
Sterno-cleidomastoidei pettorali
Muscoli addominali
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Il volume d’aria atmosferica che entra nell’apparato
respiratorio durante l’inspirazione raggiunge le strutture
alveolari dove si mescola con l’aria che già vi si trova, una
seconda frazione rimane nelle vie respiratori
area alveolare = area che entra nelle strutture alveolari
ed entra in scambio con il sangue
spazio morto = aria che rimane nelle vie respiratorie =
150 ml
Ventilazione polmonare = volume corrente • freq resp
500 ml • 15 atti/min = 7500 ml/min
Ventilazione alveolare = quant aria alveol sustituit da
aria atm/min
(500 –150 ml) • 15 atti/min = 5250 ml/min
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Pressioni parziali dei gas nell’aria atmosferica e nell’aria
alveolare
Aria alveolare
Aria atmosferica
Secca
satura H2O a 37° C satura H2O a 37° C
N2
O2
CO2
H2O
600
160
Trasc.
-
562
150
Trasc.
47
573
100
40
47
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Gli scambi dei gas respiratori, O2 e CO2, tra aria alveolare e
sangue dipendono
•Diffusione attraverso le membrane
•Passaggio dalla fase gassosa alla fase liquida
•Combinazione o dissociazione con i composti che ne
operano il trasporto nel sangue.
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DIFFUSIONE
1. Gradienti di concentrazione o pressori
Driving force O2 alveolo
sangue
Driving force CO2 sangue
alveolo
2. grande estensione della superficie
50 –90 m2 membrana respiratorie
30 – 60 m2 capillari polmonari
3. sottile spessore da attraversare
4. elevata solubilità
5. limitata quantità di sangue (60-140 ml) nei capillari polmonari
permette che i globuli rossi scorrano tutti a contatto con
l’endotelio
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Pressioni parziali dei gas respiratori
Aria alveolare
sangue
O2
100 mmHg
40 mmHg
CO2
40 mm Hg
46 mmHg
Il coefficiente di solubilità è 25 volte maggiore per CO2
che per O2
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Controllo della funzione respiratoria
La respirazione è un processo automatico tuttavia è possibile
modificare sia la profondità che la frequenza degli atti respiratori
Il rimo spontaneo respiratorio può essere modificato da :
Influenze nervose
Influenze chimiche
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La ventilazione è correlata a
cambiamenti ciclici della
stimolazione nervosa dei
muscoli respiratori.
Durante il respiro tranquillo,
l’espirazione è un fenomeno
passivo e quindi non è
presente alcuna attività
nervosa o muscolare.
Durante la respirazione
profonda i neuroni e i
muscoli inspiratori diventano
più attivie si attivano anche
quelli espiratori
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Centri respiratori
bulbari
Il ritmo respiratorio viene
generato da neuroni
contenuti nel bulbo e può
essere modulato da archi
riflessi ventilatori
DRG: neuroni attivi durante
l’inspirazione
VRG: neuroni attivi durante
l’inspirazione e durante
l’espirazione
Interconnessioni
Afferenze inibitorie da propriocettori
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L’attività dei neuroni inspiratori del
VRG generano l’ispirazione
tranquilla, quando l’attività cessa ha
origine espirazione.
I neuroni inspiratori del DRG
dipendono dal grado di stiramento
dei polmoni
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Neuroni inspiratori sono i
responsabili del ritmo tranquillo
essendo i responsabili della
contrazione dei muscoli
inspiratori.
Neuroni espiratori sono attivi
per sopprimere l’attività di
quelli inspiratori
nell’espirazione e inoltre
sembra siano attivi anche
nell’iperventilazione
Centro respiratorio pontino
(PRG) contiene neur insp.
esp. e misti. Il PGR potrebbe
facilitare la transizione tra
l’inspirazione e l’espirazione
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La concentrazione arteriosa di O2, CO2, ioni H+ possono
modificare la ventilazione alveolare agendo sulla frequenza e
sulla profondità del respiro.
Nel bulbo ci sono
chemocettori centrali
rispondono a
cambiamenti della
concentrazione degli
ioni H+ nel liquido
cefalorachidiano. Non
sono sensibili a
variazioni della PO2
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Chemocettori periferici:
localizzati nei glomi aortici
e glomi carotidei rivelano
variazioni di concentrazione
arteriosa di O2, CO2, ioni
H+ tramite fibre afferenti al
bulbo
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L’aumento della PCO2 è lo stimolo più efficace per la
regolazione della ventilazione alveolare.
Se i livelli di CO2 salgono tutte le reazioni enzimatiche
rallentano (ambito di pH limitato).
Le variazioni di PO2 sono meno efficaci nell’indurre
modificazioni della ventilazione alveolare.
La diffusione dell’Ossigeno è talmente completa che il
sangue arterioso che esce dai polmoni è saturo di O2 in un
ambito di PO2 ampissimo.
Se la di PO2 non scende sotto i 60 mm Hg l’apporto di O2 ai
tessuti non viene modificato significativamente.
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