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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
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Vie aeree
Struttura del lobulo polmonare
Le pleure costituiscono uno spazio chiuso ripieno di liquido
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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
N2 = 78,6%
O2 = 20,8%
CO2 = 0,04%
H2O = 0,5%
760 mm Hg = pN2 +pO2 + pCO2 +pH2O
= 597 + 159 + 0,3 + 3,7
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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 O2 verso il flusso sanguigno e CO2 verso gli
alveoli.
3. Respirazione interna:
Scambio di gas tra sangue e tessuti.
4. Respirazione cellulare:
Utilizzo di O2 da parte delle cellule per la produzione di
energia (ATP) con relativa produzione di CO2
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Ventilazione polmonare
Il flusso d’aria dentro e fuori i polmoni è determinato da
gradienti pressori generati da una pompa.
Respiro tranquillo
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Polmone a riposo
Pneumotorace
Volumi respiratori
Capacità vitale = volume corrente+ volume di riserva espiratoria e inspiratoria
Capacità polmonare totale = capacità vitale + volume residuo
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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
(500 - 150) mL X 12 respiri/minuto=
4200 mL/minuto
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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 r4
a)
b)
c)
Lunghezza delle vie aeree: L= costante
Raggio delle vie aeree: r; circa il 90 % della R attribuibile a trachea e bronchi.
Viscosita’ dell’aria: η= quasi costante
Il sufactante aumenta la complianza polmonare
Legge di Laplace
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Variazioni della composizione dell’aria
Ventilazione alveolare
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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 O2 verso il flusso sanguigno e CO2 verso gli
alveoli.
3. Respirazione interna:
Scambio di gas tra sangue e tessuti.
4. Respirazione cellulare:
Utilizzo di O2 da parte delle cellule per la produzione di
energia (ATP) con relativa produzione di CO2
Accoppiamento ventilazione-perfusione
Ventilazione ridotta
Flusso ridotto
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Resistenza = (η8L)/(π x r4)
Solubilità dei gas respiratori
Solubilità dei gas respiratori
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I globuli rossi contengono emoglobina
Funzione dell’emoglobina
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Curva di saturazione dell’emoglobina
Curva di saturazione dell’emoglobina
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Effetto del 2,3 difosfoglicerato
Contenuto totale di ossigeno nel sangue arterioso
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Trasporto dell’anidride carbonica
Attività spontanea dei neuroni inspiratori bulbari
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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 del bulbo,
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
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Chemocettori centrali
Localizzazione:
Oltre barriera emoto-encefalica
Misurano: CO2
Risposta integrata dei chemocettori
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Regolazione della respirazione
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