Il sistema respiratorio
Utilizzo di ossigeno e produzione di anidride carbonica da parte delle cellule a livello mitocondriale con la produzione di ATP
Zona di conduzione Zona respiratoria
Funzioni non respiratorie dei polmoni Rimuove, modifica, attiva o inattiva diverse sostanze che arrivano attraverso la circolazione polmonare ai polmoni
Epitelio ciliato della trachea: trasporto muco-ciliare 1cm/min 10-20 battiti/sec
Strutture della cavità toracica
Contrazione diaframma: diametro verticale e trasverso della gabbia toracica volume gabbia toracica. Responsabile dei 2/3 dell inspirazione. Nel respiro tranquillo, abbassamento cupola diaframmatica 1-2 cm volume gabbia toracica = 200-400 ml. In condizioni di respirazione profonda, abbassamento di 10 cm, aumento volume di 2-4l.
Pressioni polmonari P A, Pressione alveolare P IP, Pressione pleurica P TT, Pressione trans toracica P TP, Pressione transpolmonare P B, Pressione barometrica P TM, Pressione transmurale del sistema toracopolmonare
Pressioni polmonari all equilibrio del sistema toraco-polmonare - 5-6 cm H 2 O 0 cm H 2 O + 5 6 cm H 2 O Il punto di equilibrio di un sistema è la posizione assunta a riposo in assenza di forze esterne
Legge di Boyle Data una certa quantità di gas, a temperatura costante, la pressione del gas è inversamente proporzionale al suo volume PV = K
Successione di eventi nel corso dell inspirazione
Spirometria
Ventilazione polmonare (o ventilazione al minuto) Ventilazione polmonare = V t x frequenza respiratoria = (500 ml/atto respiratorio) x 12 atti respiratori/min) = 6000 ml/min
Spazio morto anatomico e funzionale Ventilazione alveolare V M = (Vt VM) x frequenza respiratoria = (500-150 ml/atto respiratorio) x 15 atti respiratori/min) =350 x 15 = 5250 ml/min Capillare Spazio morto funzionale Spazio morto anatomico + Spazio morto alveolare
Velocità del ricambio dell'aria alveolare con aria atmosferica Ad ogni respiro, solo 1/7 dell aria alveolare viene sostituita da aria nuova
Fattori che determinano la composizione dei gas alveolari Composizione dell aria inspirata Ventilazione alveolare Metabolismo
Effetti della ventilazione alveolare e del consumo di ossigeno (metabolismo) sulle PO 2 e PCO 2 alveolari
Componenti dell elasticità polmonare Parenchimale componenti elastiche del parenchima polmonare: Elastina Collagene Alveolare tensione superficiale generata nell alveolo dall esistenza dell interfaccia aria-liquido
Curva pressione volume concetto di Compliance
Volume (L) Curva P/V del polmone isolato 0 Pressione (cm H 2 O)
La tensione superficiale Tra le molecole interne di un liquido si esercitano forze di attrazione reciproca dirette in tutte le direzioni. Le forze che agiscono sulle molecole alla superficie, invece, non sono equilibrate verso l alto, per cui prevalgono forze dirette verso l interno e tangenzialmente alla superficie L attrazione laterale tra le molecole di liquidi in superficie genera una forza detta tensione superficiale L area della superficie tende a ridursi il più possibile
La sostanza tensioattiva polmonare e la Legge di Laplace P = 2T r
Meccanismo con cui il surfattante riduce la tensione superficiale
Scambi gassosi
La diffusione dei gas nel polmone può essere descritta sulla base della legge di Fick. Legge di Fick Vgas =As x K x ΔP d K solubilità PM Il volume di gas che diffonde attraverso una membrana in un minuto (Vgas) è direttamente proporzionale all area di superficie della membrana (As), al coefficiente di diffusione del gas (K) ed alla differenza di pressione parziale (DP), mentre è inversamente proporzionale allo spessore della membrana (d).
Pressione parziale di un gas La pressione esercitata da un dato gas in una miscela di più gas prende il nome di pressione parziale di quel gas Legge di Dalton In una miscela di gas diversi, con una data pressione, questa si ripartisce tra i singoli componenti in proporzione ai loro volumi
Legge di Henry Il volume di un gas (Vg) che si scioglie in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas alla superficie del liquido (Pg) ed alla sua solubilità nel liquido stesso (α) V g = α P g Vg= volume del gas disciolto per unità di volume di soluzione (o concentrazione molare del gas) P g = pressione parziale del gas alla superficie del liquido α = coefficiente di solubilità
Vgas = As x K x DP d
Trasporto dell ossigeno nel sangue Fisicamente disciolto nel plasma (0,3ml/100ml sangue) Legato all emoglobina dei globuli rossi Hb, desossiemoglobina O 2, ossigeno disciolto nel sangue HbO 2, ossiemoglobina Hb + O 2 HbO 2 1g di Hb fissa 1.34 ml O 2 Concentrazione ematica di Hb = 15g Hb/100 ml sangue 1.34 ml/g Hb x 15g Hb/100 ml sangue = 20,1 ml O 2 /100ml sangue
Curva di saturazione dell emoglobina
Effetti della modificazione dell affinità dell emoglobina per l ossigeno sulla curva di dissociazione dell emoglobina
Fattori che influenzano l affinità dell emoglobina per l ossigeno ph pco 2 Temperatura 2,3 DPG (difosfoglicerolo)
Trasporto dell anidride carbonica 1. Fisicamente disciolta 7% 2. Legata ai gruppi aminici delle proteine (prevalentemente Hb) 6 % 3. Sotto forma di bicarbonato (87%) CO 2 + H 2 O H + + H 2 CO 3 1. 3. 2.