Anatomia del sistema respiratorio

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1 Funzioni del sistema respiratorio 1. Fornire una vasta area per lo scambio gassoso tra sangue e ambiente esterno (aria) per consentire ingresso di ossigeno ed eliminazione di anidride carbonica. 2. Convogliare l aria muovendola verso le vie respiratorie e viceversa. 3. Proteggere le superfici di scambio da danni ambientali e disidratazione. 4. Riscaldare e umidificare l aria inspirata fornendo un ambiente caldo-umido. 5. Filtrare l aria depurandola da particelle estranee e da patogeni. 6. Consentire la comunicazione attraverso la parola, il canto, e la produzione di suoni. 7. Partecipare alla regolazione del volume ematico e della pressione, e al controllo del ph. Anatomia del sistema respiratorio 1

2 Vie aeree Struttura del lobulo polmonare Le pleure costituiscono uno spazio chiuso ripieno di liquido 2

3 Superficie di scambio molto estesa Legge di Dalton Leggi dei gas ciascun gas contribuisce alla pressione totale di una miscela di gas (aria) in proporzione alla sua abbondanza relativa (concentrazione) Composizione dell aria N 2 = 78,6% O 2 = 20,8% CO 2 = 0,04% H 2 O=05% 0,5% 760 mm Hg = pn 2 +po 2 + pco 2 +ph 2 O = ,3 + 3,7 3

4 Legge di Boyle Leggi dei gas Fisiologia della respirazione 1. Ventilazione polmonare: respiro Meccanismo attraverso il quale viene introdotta aria dall esterno verso i polmoni e viceversa. 2. Respirazione esterna: Diffusione di O 2 verso il flusso sanguigno e CO 2 verso gli alveoli. 3. Respirazione interna: Scambio di gas tra sangue e tessuti. 4. Respirazione cellulare: Utilizzo di O 2 da parte delle cellule per la produzione di energia (ATP) con relativa produzione di CO 2 4

5 Ventilazione polmonare Il flusso d aria dentro e fuori i polmoni è determinato da gradienti pressori generati da una pompa. Respiro tranquillo 5

6 Polmone a riposo Pneumotorace Volumi respiratori Capacità vitale = volume corrente+ volume di riserva espiratoria e inspiratoria Capacità polmonare totale = capacità vitale + volume residuo 6

7 Ciclo respiratorio Fine inspirazione inspirazione espirazione Fine espirazione Ventilazione polmonare totale = volume corrente X frequenza respiratoria 500 ml X 12 respiri/minuto= 6000 ml/minuto Ventilazione alveolare Spazio morto anatomico = 150mL ( ) ml X 12 respiri/minuto= 4200 ml/minuto 7

8 Costo energetico della respirazione 3-5% del dispendio energetico dell organismo è utilizzato per la respirazione a riposo (detta respiro tranquillo) Fattori che influenzano il lavoro necessario per la ventilazione: estensibilità dei polmoni (complianza): capacità dei polmoni di espandersi. Nota: la complianza è diversa dall elastanza (elasticità, capacità di tornare alla posizione di riposo). resistenza delle vie aeree: R=8Lη/π r 4 a) Lunghezza delle vie aeree: L= costante t b) Raggio delle vie aeree: r; circa il 90 % della R attribuibile a trachea e bronchi. c) Viscosita dell aria: η= quasi costante Il sufactante aumenta la complianza polmonare Legge di Laplace 8

9 Variazioni della composizione dell aria Ventilazione alveolare 9

10 Fisiologia della respirazione 1. Ventilazione polmonare: respiro Meccanismo attraverso il quale viene introdotta aria dall esterno verso i polmoni e viceversa. 2. Respirazione esterna: Diffusione di O 2 verso il flusso sanguigno e CO 2 verso gli alveoli. 3. Respirazione interna: Scambio di gas tra sangue e tessuti. 4. Respirazione cellulare: Utilizzo di O 2 da parte delle cellule per la produzione di energia (ATP) con relativa produzione di CO 2 Accoppiamento ventilazione-perfusione Ventilazione ridotta Flusso ridotto 10

11 Resistenza = (η8l)/(π x r 4 ) Solubilità dei gas respiratori 11

12 I globuli rossi contengono emoglobina Funzione dell emoglobina 12

13 Curva di saturazione dell emoglobina Curva di saturazione dell emoglobina 13

14 Effetto del 2,3 difosfoglicerato Contenuto totale di ossigeno nel sangue arterioso 14

15 Trasporto dell anidride carbonica Attività spontanea dei neuroni inspiratori bulbari 15

16 Controllo nervoso del respiro La respirazione è una funzione involontaria controllata da 3 gruppi di neuroni (centri) localizzati nel tronco encefalico: Centro respiratorio bulbare costituito dal: Gruppo dorsale con funzione di centro inspiratorio Controlla il ritmo di base del respiro Gruppo ventrale con funzione di centro espiratorio Responsabile dell espirazione: inattivo nel respiro tranquillo attivo durante attività fisica Centro apneustico: eccita il centro inspiratorio o del bulbo, bo, evocando una prolungata contrazione del diaframma Danno di questo centro provoca apneusi: prolungata e boccheggiante inspirazione, seguita da breve espirazione Centro pneumotassico: modula l inspirazione, limitando ampiezza del volume corrente e regolando la frequenza respiratoria. Chemocettori periferici Localizzazione: Glomo aortico Glomo carotideo Misurano: Ossigeno ph 16

17 Chemocettori centrali Localizzazione: Oltre barriera emoto-encefalica Misurano: CO2 Risposta integrata dei chemocettori 17

18 Regolazione della respirazione 18