1) Legge dei gas
A) La pressione totale di una miscela di gas è data dalla somma delle pressioni dei singoli
gas(Dalton).
B) I gas singoli o miscele, si spostano da un'area ad alta pressione verso un'area a bassa
pressione
C) Se il volume del contenitore di un gas cambia
- la pressione del gas aumenta (volume diminuisce)
- la pressione del gas diminuisce (volume aumenta) entra aria
(Boyle)
2) Composizione aria alveolare
L'aria alveolare ha una composizione molto diversa dall'aria atmosferica, anche se è sempre in
equilibrio con essa.
Consideriamo che:
1 ) Nel polmone c'è costantemente aria residua, che non si rinnova completamente.
2 ) A livello degli alveoli viene continuamente sottratto O2 ed immessa CO2.
COEFFICIENTE DI VENTILAZIONE = è il rapporto tra il volume di aria inspirata che
giunge a livello alveolare e volume di aria presente da prima negli alveoli.
Il volume di aria che mediamente non raggiunge gli alveoli è circa 1/3 di quella inspirata
nell'unità
di tempo. L' efficienza della ventilazione polmonare è normalmente meno del 35%.
Il volume di aria che mediamente giunge in 1 minuto a livello alveolare è di circa 5000 cm3.
La gittata sistolica invia dal ventricolo destro un volume / minuto ( V ) di sangue di circa 5000
cm3.
Il rapporto tra aria alveolare e sangue circolante nei polmoni è quindi 1(...circa...).
L'aria espirata non ha la stessa composizione dell'aria alveolare, perché ad essa si aggiunge
l'aria degli spazi morti.
L'aria alveolare ha temperatura corporea ed è satura di vapore acqueo.
ARIA (ml)
VOLUME
CORRENTE (ml)
FREQUENZA
VENTILATORIA
(min)
VENTILAZIONE
POLMONARE
TOTALE
VENTILAZIONE
ALVEOLARE
150
300
20 (rapida)
6000
3000
350
500
12 (normale)
6000
4200
600
750
8 (lenta)
6000
4800
La ventilazione alveolare è data dal volume di aria che effettivamente raggiunge l'area di
scambio delle vie aeree nell'unità di tempo.
VENTILAZIONE ALVEOLARE = ( VOLUME CORRENTE – SPAZIO MORTO )
x FREQUENZA RESPIRATORIA
Il volume di aria che arriva negli alveoli deve essere proporzionale al volume degli alveoli stessi.
3) Ventilazione polmonare
La ventilazione polmonare è data dal volume di aria che complessivamente entra ed esce dal
polmone nell'unità di tempo ( così come la gittata cardiaca è il volume di sangue inviato in
circolo
nell'unità di tempo ).
VENTILAZIONE POLMONARE = VOLUME CORRENTE x FREQUENZA RESPIRATORIA
Meccanismi di ventilazione polmonare
Meccanismo della ventilazione
Deve stabilire due gradienti di pressione dei gas:
- uno in cui la pressione entro gli alveoli dei polmoni è inferiore a quella della pressione
atmosferica per produrre inspirazione.
- uno in cui la pressione negli alveoli dei polmoni è più alta della pressione atmosferica per
l'espirazione.
Gradienti di pressione
Vengono stabiliti dal cambiamento di grandezza del diametro del torace prodotto dall'attività
contrattile dei muscoli respiratori.
Legge di Boyle.
- Il volume dei gas, a temperatura costante, varia inversamente alla pressione.
- l'espansione del torace comporta decremento della pressione intrapleurica, con decremento
della pressione intralveolare, per cui l¹aria entra nei polmoni.
Espirazione
Processo passivo che ha inizio al momento in cui i muscoli inspiratori si rilasciano, diminuendo le
dimensioni del torace e aumentando la pressione intrapleurica di circa -6 mm Hg fino al livello
della preinspirazione di -4 mm Hg (mercurio).
La pressione tra pleura parietale e viscerale è abbastanza più bassa della pressione atmosferica.
Ispirazione
- La contrazione del diaframma produce ispirazione - quando esso si contrae aumenta la
grandezza del torace longitudinalmente.
- La muscolatura toracale (specialmente i Mm. intercostali) aumentano la grandezza del torace
orizzontalmente.
- La muscolatura respiratoria ausiliaria (addominale, lombare, del collo) compensa le forze dei
muscoli nominati in precedenza.
Ventilazione e spazi polmonari
- Ventilazione alveolare - volume d¹aria inspirata che raggiunge gli alveoli.
- Spazio morto anatomico - aria contenuta nei canali respiratori e che non partecipa agli scambi
dei gas.
- Gli alveoli devono essere appropriatamente ventilati per avere un adeguato scambio di gas.
4) Fattori che tendono a far collassare i polmoni: fibre elastiche e tensione superficiale
Ci sono due motivi che tendono a far collassare i polmoni uno di natura elastica tissutale e l'altro
chimico fisco che è la tensione superficiale.
TENSIONE SUPERFICIALE
Tensione superficiale → forza che tende a far collassare il polmone
Si instaura sempre quando siamo in presenza di un'interfaccia (es. aria-H2O).
La tensione superficiale esprime la forza con cui le molecole superficiali si attirano l'un l'altra.
Alveolo → (contiene) H20 → tensione superficiale → tende a chiudersi
Se due bolle presentano la medesima tensione superficiale, la bolla più piccola avrà la pressione
maggiore.
FIBRE ELASTICHE
I polmoni all'interno della cassa toracica sono stressati meccanicamente cioè come un elastico
teso e tendono a minimizzare questa condizione e di raggiungere il loro stato di riposo. Non lo
possono fare perchè sono attaccati attraverso le pleure (che sono due sacchetti che funzionano
tipo una ventosa) alle coste e allo sterno. Quindi quando noi inspiriamo, aumentiamo ancora di
più la tensione nei polmoni che a fine inspirazione restituiscono questo accumulo di energia
elastica facendoli svuotare.
5) Scambio dei gas nei polmoni e nei tessuti
DIFFUSIONE DEI GAS
- NEL SANGUE
O2 passa dall’aria al sangue, CO2 passa dal sangue all’aria.
Il fenomeno di diffusione di O2 e CO2 da aria a sangue e viceversa, avviene in modo
completamente passivo, senza alcun dispendio energetico, perchè avviene in seguito ad un
GRADIENTE PRESSORIO.
Esiste quindi un flusso di O2 e CO2 da un ambiente a concentrazione maggiore ad uno a
concentrazione minore.
- NEI TESSUTI
Lo scambio dei gas nei tessuti ha luogo tra il sangue arterioso che fluisce attraverso i capillari
dei tessuti e le cellule.
- L'ossigeno esce dai capillari del sangue arterioso perché il gradiente di pressione dell'ossigeno
favorisce questo passaggio.
- Appena l'ossigeno disciolto si diffonde dal sangue arterioso, la pO2 del sangue decresce
accelerando la dissociazione dell'emoglobina che rilascia più ossigeno al plasma per la diffusione
verso le cellule.
GLOMI
Ci indicano l'aumento o la diminuzione dell'anidride carbonica e dell'ossigeno (pressioni parziali)
nel sangue arterioso. Sono collocati a livello dell'aorta e della carotide.
Se aumenta la pressione parziale di CO2, questa reagisce e forma ioni H+ mandando segnali ai
centri respiratori; quest'ultimi aumentano la ventilazione per espellere la CO2 in eccesso.
MODIFICAZIONI SANGUE
ARTERIOSO
EFFETTO DIRETTO
EFFETTO RIFLESSO
> pCO2
+++
+
< pCO2
-
-
< pO2
-
++
>pO2
No
No
< pH
+
+
> pH
-
-
Legenda:
+ : maggiore ventilazione
- : minore ventilazione
- NEI POLMONI
Pressione parziale dei gas
Pressione esercitata da un gas in una miscela di gas o in un liquido.
- Legge delle pressioni parziali (legge di Dalton) - la pressione parziale di un gas in una miscela
di gas è direttamente proporzionale alla concentrazione di quei gas nella miscela e alla pressione
totale della miscela.
- PO2 e PCO2 del sangue arterioso eguagliano la PO2 e PCO2 alveolari.
Scambio dei gas
Lo scambio dei gas nei polmoni ha luogo tra aria alveolare e sangue che attraversa i capillari dei
polmoni. La quantità di ossigeno che si diffonde nel sangue è determinata da quattro fattori:
- Il gradiente di pressione dell'ossigeno tra aria alveolare e sangue.
- La superficie funzionale totale della membrana respiratoria.
- Il volume respiratorio al minuto.
- La ventilazione polmonare.
Elementi strutturali che facilitano la diffusione dell'ossigeno dall'aria alveolare al sangue.
- Le pareti degli alveoli e dei capillari formano una barriera molto sottile che i gas possono
attraversare.
- La superficie sia degli alveoli, sia dei capillari è grande.
- Il sangue che attraversa i capillari dei polmoni passa in strato molto sottile in modo che
ogni globulo rosso può giungere a contatto dell'aria alveolare.
Diffusione O2
Alveoli (pO2 = 100mmHg)
Diffusione CO2
Alveoli (pCO2 =
40mmHg)
pO2 = 100
pCO2 = 100
pO2 = 40
SISTEMA
CIRCOLATORIO
pCO2 = 46
SISTEMA
CIRCOLATORIO
pO2 = 40
pCO 2 = 46
pO2 = 100
pCO2 = 100
Tessuti periferici ( pO2 = 40 mmHg )
mmHg )
Tessuti periferici ( pCO 2 >= 46
