Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI
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Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria CHE COS'È LA RESPIRAZIONE? ➔RESPIRARE VUOL DIRE ACQUISIRE OSSIGENO DALL'AMBIENTE PER I PROCESSI METABOLICI CELLULARI, IN PRIMO LUOGO LA GLICOLISI, ED ELIMINARE ANIDRIDE CARBONICA DALL'ORGANISMO ✔ ESISTE LA RESPIRAZIONE CELLULARE, CHE HA PER PROTAGONISTI I MITOCONDRI ✔ ESISTE LA RESPIRAZIONE COME PROCESSO RIFERITO A TUTTO L'ORGANISMO, DIRETTA A PERMETTERE LA RESPIRAZIONE CELLULARE ➔ NEGLI ORGANISMI MONOCELLULARI O FORMATI DA POCHE CELLULE LE DUE ACCEZIONI DI RESPIRAZIONE COINCIDONO ➔ NEI PLURICELLULARI ESSE SI DISTINGUONO NETTAMENTE, LA SECONDA ESSENDO PERMESSA SOLO DALLO SVILUPPO DI VERI E PROPRI APPARATI RESPIRATORI Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria DUE “STRATEGIE” ➔ BRANCHIE ➔ NEGLI ORGANISMI ACQUATICI (I PIÙ ANTICHI) LA SOLUZIONE è STATA PORTARE IL SANGUE A CONTATTO CON L'ACQUA (AMBIENTE) ESTROFLETTENDO FUORI DALL'ORGANISMO I VASI SANGUIGNI ✔ QUESTA STRATEGIA è MOLTO COMODA, MA HA DUE DIFETTI IMPORTANTI PER GLI ANIMALI CHE HANNO EVOLUTO UNA PREFERENZA PER L'AMBIENTE NON ACQUATICO ➢ POICHÉ LE CELLULE RESPIRATORIE DEVONO ESSERE ESTREMAMENTE SOTTILI ESSE SONO ANCHE MOLTO DELICATE E SENSIBILI ALLA DISIDRATAZIONE ➢ PER RAGIONI DI “ECONOMIA BIOLOGICA” LE BRANCHIE SONO QUASI PRIVE DI STRUTTURE DI SOSTEGNO, INUTILI NELL'ACQUA Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria DUE “STRATEGIE”, ANZI TRE NEGLI ORGANISMI TERRESTRI DUE SONO STATE LE SOLUZIONI ADOTTATE A QUESTI PROBLEMI ✔ GLI ARTROPODI HANNO SVILUPPATO SISTEMI DI TRASPORTO DELL'ARIA ALL'INTERNO DELL'ORGANISMO SEPARATI DAL SANGUE ➔ STIGMI-TRACHEE-TRACHEOLE ✔ GLI ANIMALI 'SUPERIORI' HANNO SCELTO DI PORTARE L'ARIA A CONTATTO CON IL SANGUE INTROFLETTENDO L'APPARATO RESPIRATORIO: ➔I POLMONI Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria VIE AEREE L'INTROFLESSIONE DELL'APPARATO RESPIRATORIO HA RESO NECESSARIO LO SVILUPPO DI VIE AEREE, AEREE CHE HANNO DIVERSE FUNZIONI ➔ RISCALDARE (O COMUNQUE PORTARE A TEMPERATURA DELL'ORGANISMO) L'ARIA ESTERNA ➔ UMIDIFICARE L'ARIA TROPPO ASCIUTTA PER DIFENDERE LE SOTTILI CELLULE RESPIRATORIE ➔ RIPULIRE L'ARIA INTRODOTTA PER EVITARE CHE MATERIALI ESTRANEI, IRRITANTI O PERICOLOSI, E MICROORGANISMI POSSANO SFRUTTARE QUESTA VIA PER INTRODURSI NELL'ORGANISMO Respirazione Mammiferi VIE AEREE (Da Ruckebush et al., Physiology of small and large animals) PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria VIE AEREE: FUNZIONI DIFENSIVE ➔ COANE NASALI (PELI E MUCO) (Da Ruckebush et al., Physiology of small and large animals) ✔ DEPOSIZIONE: le particelle grandi (>5μm) vengono intrappolate A ➔ BRONCHI E BRONCHIOLI (CIGLIA E GEL) ✔ SEDIMENTAZIONE: le particelle medie (1-5μm) vengono catturate dal gel e trasportate al faringe ➔ ALVEOLI C B ✔ DIFFUSIONE: le particelle più piccole (>1μm) possono arrivare agli alveoli, dove i macrofagi alveolari le fagocitano Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria VIE AEREE: FUNZIONI DIFENSIVE (Da Ruckebush et al., Physiology of small and large animals) Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria MECCANICA RESPIRATORIA LA RESPIRAZIONE NEI MAMMIFERI È UN PROCESSO CHE AVVIENE IN DUE FASI ➔INSPIRAZIONE ✔ È PREVALENTEMENTE ATTIVA ✔ È DOVUTA AI MUSCOLI INSPIRATORI [DIAFRAMMA, DIAFRAMMA INTERCOSTALI ESTERNI; QUANDO PROFONDA SCALENI, STERNOCLEIDOMASTOIDEI] ✔ E ALLA TENDENZA ELASTICA VERSO L'ESTERNO DELLA GABBIA TORACICA ➔ESPIRAZIONE ✔ È PREVALENTEMENTE PASSIVA, DOVUTA ALLA FORZA ELASTICA DEL POLMONE STESSO (ALVEOLI E STROMA). ✔ È NECESSARIO VENGA MANTENUTO UNO STATO DI CONTRAZIONE DEI MUSCOLI INSPIRATORI PER FRENARE IL COLLASSO POLMONARE ✔ QUANDO PROFONDA COINVOLGE L'ATTIVITÀ DEI MUSCOLI ESPIRATORI [ADDOMINALI, ADDOMINALI INTERCOSTALI INTERNI] Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria MECCANICA RESPIRATORIA IL PRINCIPALE ED ESSENZIALE MUSCOLO DELLA RESPIRAZIONE È IL DIAFRAMMA che è posto tra il torace e l'addome ➔RILASCIATO si presenta a convessità orale ➔CONTRATTO si appiattisce verso la cavità addominale ESSENZIALI SONO ANCHE LE PLEURE il liquido pleurico le rende scorrevoli l'una sull'altra, e le mantiene unite per la forza di tensione superficiale ➔PARIETALE adesa alla parete toracica ➔VISCERALE adesa ai polmoni (Da Ruckebush et al., Physiology of small and large animals) Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria MECCANICA RESPIRATORIA le pressioni sono espresse rispetto a quella atmosferica (Da Ganong W.F., Fisiologia Medica) (1) La parete toracica si amplia (2) Trascina la pleura parietale (3) Diminuisce la pressione intrapleurica (4) La pleura parietale e la depressione trascinano la pleura viscerale (5) Che a sua volta trascina il polmone, dilatando gli alveoli (6) Diminuisce la pressione intrapolmonare (7) L'aria atmosferica viene aspirata (8) Cessa l'azione muscolare (9) I polmoni ritornano elasticamente alle loro dimensioni iniziali (10)Trascinano la pleura viscerale (11)Che a sua volta trascina la pleura parietale (12)Frenata dall'elasticità della gabbia toracica Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria VOLUMI RESPIRATORI (Da Ganong W.F., Fisiologia Medica e Cunningham, Textbook of veterinary physiology) CAPACITÀ “ “ “ VITALE = VRI+VT+VRE POLMONARE TOTALE = VRI+VT+VRE+VR INSPIRATORIA =VRI+VT FUNZIONALE RESIDUA = VRE+VR SPAZIO MORTO RESPIRATORIO ANATOMICO = VIE RESPIRATORIE FISIOLOGICO = ALVEOLI NON PERFUSI Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria PRESSIONE RESPIRATORIA PER INSUFFLARE ALVEOLI PICCOLI CI VUOLE UNA PRESSIONE MAG GIORE RISPETTO A QUELLA RICHIESTA PER ALVEOLI GRANDI LEGGE DI LAPLACE P=2T/r (Pressione = 2*la Tensione parietale/raggio) Ciò avrebbe due conseguenze importanti: ➔Poiché al termine dell'espirazione gli alveoli rimpiccioliscono, ci vorrebbe un grande sforzo per ogni inspirazione ➔Poiché gli alveoli non sono tutti uguali, l'aria tenderebbe a passare dai più piccoli ai più grandi QUESTO VIENE EVITATO DALLA PRESENZA DEL SURFACTANTE una sostanza anfotera (DIPALMITOIL FOSFATIDIL COLINA) che è dotata di scarsa forza di adesione molecolare e che si dispone in un monostrato (monolayer) sulla parete interna dell'alveolo. Ha anche attività antimicrobica. Inoltre -sempre per l'effetto tensioattivo- contribuisce a mantenere asciutto l'alveolo perché viene limitato l'effetto di capillarità. Senza surfactante (o se è scarso) la respirazione diviene così faticosa che l'animale muore in breve tempo ➔Nati prematuri Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria SURFACTANTE IL SURFACTANTE VIENE SINTETIZZATO NELLE CELLULE DI TIPO II SOTTO LO STIMOLO DEI GLUCOCORTICOIDI E SECRETO NELL'ALVEOLO: SI DISPONE IN MONOSTRATO POICHÉ PIÙ LE SUE MOLECOLE SONO VICINE PIÙ INTENSA è LA LORO AZIONE LA TENSIONE PARIETALE ALL'INTERFACCIA DIMINUISCE CON IL RIMPICCIOLIRE DELL'ALVEOLO EQUILIBRANDO COSÌ GLI EFFETTI DELLA LEGGE DI LAPLACE Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria COMPLIANCE RESPIRATORIA È UNA MISURA DELLA DISTENSIBILITÀ COMPLESSIVA DEL POLMONE E DELLA CASSA TORACICA – CIOÈ DELLA FACILITÀ CON CUI IL POLMONE SI RIEMPIE DI ARIA LA COMPLIANCE DIMINUISCE AD ESEMPIO QUANDO C'È FIBROSI POLMONARE O EDEMA, E DETERMINA UN MAGGIOR SFORZO INSPIRATORIO LA COMPLIANCE DIMINUISCE ANCHE NELL'ENFISEMA POLMONARE, E DETERMINA UNA DIFFICOLTÀ ESPIRATORIA, MA ANCHE UNA PERTURBAZIONE DEL FLUSSO, PERCHÉ C'È RIDUZIONE DEL CALIBRO DELLE PICCOLE VIE AEREE, CON CONSEGUENTE DISTRIBUZIONE ALTERATA DELL'ARIA NEL POLMONE. DETERMINA UNA ESPANSIONE DEL POLMONE (TORACE A BOTTE) Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria RAPPORTO VENTILAZIONE/PERFUSIONE NEI POLMONI ➔IL SANGUE NON SI DISTRIBUISCE UNIFORMEMENTE ➔L'ARIA NON SI DISTRIBUISCE UNIFORMEMENTE L'efficienza respiratoria – ossia la capacità di scambiare gas tra sangue e alveolo – è condizionata dal rapporto tra ✔ VENTILAZIONE (aria che entra nell'alveolo) e ✔ PERFUSIONE (sangue che passa vicino all'alveolo) che cambia secondo le condizioni: ➢SPECIE ➢POSIZIONE ➢ESERCIZIO ➢STATO DI SALUTE Respirazione Mammiferi RAPPORTO VENTILAZIONE/PERFUSIONE PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria Diversi sono i metodi con cui la circolazione polmonare si adatta alla variazione delle necessità di perfusione (più bianco = minore aereazione) UOMO CAVALLO Respirazione Mammiferi DINAMICA CIRCOLATORIA POLMONARE PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria (Da Ganong W.F., Fisiologia Medica) Respirazione Mammiferi DINAMICA CIRCOLATORIA POLMOLNARE PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria LA COSTANZA DI UNA BASSA PRESSIONE IDROSTATICA NEI POLMONI – INFERIORE ALLA PRESSIONE ONCOTICA DEL SANGUE – È INDISPENSABILE PERCHÈ: ➔UN'AUMENTO DELLA PRESSIONE IDROSTATICA SIGNIFICHEREBBE UNA PRESSIONE DI FILTRAZIONE POSITIVA E QUINDI AUMENTO DI LIQUIDO INTERSTIZIALE ➔LA BASSA PRESSIONE IDROSTATICA GARANTISCE UN CONTINUO RICHIAMO DI ACQUA DALL'INTERSTIZIO, CHE A SUA VOLTA ESERCITA RICHIAMO SULL'AMBIENTE ALVEOLARE, CONTRIBUENDO A MANTENERE ASCIUTTO L'ALVEOLO ✔ Questo a sua volta impedisce un ottimale scambio dei gas Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria CARATTERISTICHE RESPIRATORIE (Da Ruckebush et al., Physiology of small and large animals) Respirazione Mammiferi PROF. ALESSANDRO MALFATTI Corso di Fisiologia Speciale Veterinaria (Da Aguggini et al., Fisiologia degli animali domestici con elementi di etologia)
