Apparato Respiratorio Umano: Funzioni, Struttura e Scambio di Gas Essenziale

Introduzione all'Apparato Respiratorio

Funzione: L'apparato respiratorio ha il compito fondamentale di permettere lo scambio di gas tra il corpo e l'atmosfera.

L'apparato respiratorio umano è costituito da:

Struttura dell'Apparato Respiratorio

• Sistema di Conduzione (Vie Aeree)

  Comprende le vie attraverso cui l'aria viene trasportata: le narici, la bocca, la faringe, la laringe, la trachea, i bronchi principali, i bronchi lobari, i bronchi segmentali e i bronchioli.

  Lo spazio morto anatomico, o zona di conduzione (senza scambio di gas) dell'albero bronchiale, comprende le prime 16 generazioni bronchiali e ha un volume di circa 150 ml.

• Sistema di Scambio (Zona Respiratoria)

  Comprende le strutture dove avviene lo scambio gassoso: i dotti e i sacchi alveolari.

Il Processo di Ventilazione Polmonare

La funzione respiratoria consiste nello spostare volumi d'aria dall'atmosfera ai polmoni e viceversa. Ciò è possibile attraverso un processo noto come ventilazione polmonare.

Fasi della Ventilazione: Inspirazione ed Espirazione

La ventilazione è un processo ciclico e si compone di due fasi principali:

• Inspirazione: L'ingresso dell'aria nei polmoni. È un fenomeno attivo, caratterizzato dall'aumento del volume del torace che provoca una pressione negativa intrapolmonare e determina lo spostamento d'aria dall'esterno verso i polmoni. La contrazione dei muscoli inspiratori primari, diaframma e intercostali esterni, è responsabile di questo processo.
• Espirazione: L'uscita dell'aria dai polmoni. Una volta che la pressione intrapolmonare eguaglia quella atmosferica, l'inspirazione si ferma. Successivamente, grazie alla forza elastica della gabbia toracica, questa si retrae, creando una pressione positiva che spinge l'aria e determina il flusso d'aria fuori dai polmoni. L'espirazione durante la normale respirazione è un processo passivo.

I muscoli respiratori accessori sono in grado di ridurre ulteriormente il volume intratoracico, aumentando la quantità di aria espulsa, ciò che accade nell'espirazione forzata.

Scambio di Gas e Regolazione

Lo scambio di gas, ovvero ossigeno e anidride carbonica, avviene negli alveoli per diffusione, seguendo il loro gradiente di concentrazione. Questo processo è fondamentale per l'ossigenazione e la detossificazione del sangue.

Il volume d'aria che entra ed esce dai polmoni al minuto (ventilazione polmonare) è in sintonia con il sistema cardiovascolare e il ritmo circadiano (ad esempio, riducendo la frequenza di inspirazione/espirazione di notte e durante il sonno). Varia da 6 a 80 litri al minuto (a seconda della richiesta metabolica).

Pericoli e Meccanismi di Difesa delle Vie Aeree

Si deve prestare attenzione ai pericoli della ventilazione polmonare, poiché insieme all'aria possono entrare anche particelle solide che possono ostruire e/o avvelenare l'organismo. Le particelle più grandi sono intrappolate da peli e muco nel naso e nelle vie respiratorie superiori, che vengono poi rimosse dal movimento ciliare fino alla loro ingestione, espulsione tramite sputo o starnuto. A livello bronchiale, dove le ciglia sono meno presenti o assenti, macrofagi e fagociti sono utilizzati per pulire le particelle.

Definizione degli Organi dell'Apparato Respiratorio

• Vie Nasali

  Composte da due grandi cavità la cui funzione è quella di consentire l'ingresso dell'aria, che viene umidificata, filtrata e riscaldata a una certa temperatura tramite strutture chiamate mucosa pituitaria (o olfattiva).

• Faringe

  Un condotto muscolo-membranoso che aiuta l'aria a riversarsi nelle vie aeree inferiori.

• Epiglottide

  Una cartilagine a forma di foglia che impedisce al cibo di entrare nella laringe e nella trachea durante la deglutizione. Segna anche il confine tra l'orofaringe e il laringofaringe.

• Laringe

  Un condotto la cui funzione principale è quella di filtrare l'aria inspirata. Consente inoltre il passaggio dell'aria nella trachea e nei polmoni e si chiude per impedire il passaggio del cibo durante la deglutizione. È anche l'organo della fonazione (produzione del suono).

• Trachea

  Fornisce una via aperta all'aria inspirata ed espirata dai polmoni.

• Bronchi

  Conducono l'aria dalla trachea ai bronchioli.

• Bronchioli

  Conducono l'aria che passa attraverso i bronchi e terminano negli alveoli.

• Alveoli

  Sede dell'ematosi (processo che permette lo scambio di gas: il sangue rilascia anidride carbonica e assorbe ossigeno).

• Polmoni

  La funzione dei polmoni è quella di effettuare lo scambio di gas con il sangue, per cui gli alveoli sono in stretto contatto con i capillari.

• Muscoli Intercostali

  La funzione principale dei muscoli respiratori (inclusi gli intercostali) è di mobilitare un volume d'aria che, dopo un adeguato scambio di gas, serve a trasportare l'ossigeno ai diversi tessuti.

• Diaframma

  Muscolo striato che separa la cavità toracica (polmoni, mediastino, ecc.) dalla cavità addominale (intestino, stomaco, fegato, ecc.). Coinvolto nella respirazione, diminuisce la pressione all'interno della cavità toracica e aumenta il volume durante l'inspirazione; al contrario, aumenta la pressione e diminuisce il volume durante l'espirazione. Questo processo è svolto principalmente dalla contrazione e dal rilassamento del diaframma.

Componenti delle Vie Nasali

• Cellule olfattive
• Nervo olfattivo
• Mucosa pituitaria (o olfattiva)
• Turbinati
• Narici

Composizione dell'Aria

Composizione dell'Aria Secca

Composizione dell'Aria Alveolare