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
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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
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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
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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
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VIE AEREE
(Da Ruckebush et al., Physiology of small and large animals)
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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
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VIE AEREE: FUNZIONI DIFENSIVE
(Da Ruckebush et al., Physiology of small and large animals)
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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]
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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)
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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RAPPORTO
VENTILAZIONE/PERFUSIONE
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Diversi sono i metodi con cui la circolazione polmonare si adatta alla variazione delle necessità di perfusione (più
bianco = minore aereazione)
UOMO
CAVALLO
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DINAMICA CIRCOLATORIA
POLMONARE
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DINAMICA
CIRCOLATORIA
POLMOLNARE
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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
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CARATTERISTICHE RESPIRATORIE
(Da Ruckebush et al., Physiology of small and large animals)
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(Da Aguggini et al., Fisiologia degli animali
domestici con elementi di etologia)
