Sistema Respiratorio: Fisiologia, Funzionamento e Patologie Polmonari Comuni

Fisiologia della Respirazione Umana

La respirazione è un processo fondamentale attraverso il quale l'ossigeno presente nell'aria viene trasportato alle cellule, dove viene utilizzato in reazioni chimiche per la produzione di energia. Queste reazioni generano anidride carbonica, che viene poi espulsa con il respiro.

La respirazione si articola in due fasi principali:

• La prima è la respirazione esterna, che sposta l'ossigeno dall'aria ambiente al sangue. Nei polmoni, l'anidride carbonica passa dal sangue all'aria.
• La seconda fase è la respirazione interna, il processo mediante il quale l'ossigeno viene fornito attraverso il sangue a tutte le cellule del corpo, dove viene utilizzato per produrre energia. Poiché le reazioni che producono energia generano anche anidride carbonica, la respirazione interna include anche il processo di evacuazione dell'anidride carbonica dal sangue verso i polmoni.

Ventilazione Polmonare

La ventilazione è il processo che permette all'aria esterna di entrare nel sangue, consentendo lo scambio di gas. È un processo ciclico che si svolge in due fasi: inspirazione ed espirazione.

• L'inspirazione è ottenuta dalla contrazione dei muscoli respiratori.
• L'espirazione avviene semplicemente rilassando i muscoli; l'elasticità polmonare riporta gli organi al loro volume normale, svuotando l'aria.

Pertanto, l'inspirazione è un processo attivo e l'espirazione è passiva.

Respirazione Tranquilla vs. Forzata

Durante la respirazione tranquilla (inspirazione), il principale muscolo respiratorio che si contrae è il diaframma. Questo appiattimento aumenta il volume della gabbia toracica, riducendo la pressione al suo interno e costringendo l'aria ambiente a entrare nelle vie aeree. Allo stesso tempo, la contrazione del diaframma spinge verso il basso i visceri addominali, gonfiando l'addome (la cosiddetta respirazione addominale).

Durante il respiro affannoso, come in caso di esercizio vigoroso, è necessaria una circolazione dell'aria più rapida e in quantità maggiori. Per l'inspirazione forzata si contraggono i muscoli intercostali esterni e, se necessario, anche lo sternocleidomastoideo, il dentato anteriore, lo scaleno e il piccolo pettorale. L'azione di questi muscoli solleva le costole, aumentando la lunghezza e la larghezza della cassa toracica.

Nell'espirazione forzata, si contraggono i muscoli addominali e gli intercostali interni. I primi comprimono i visceri dell'addome e spingono il diaframma verso l'alto, mentre i secondi verticalizzano le costole. Il risultato è la compressione e lo svuotamento dei polmoni.

Trasferimento di Gas

Il meccanismo di trasferimento del gas è la diffusione. Questo è un processo passivo, in cui un gas si diffonde semplicemente da un'area a maggiore concentrazione verso un'area a minore concentrazione. Questo fenomeno è simile alla diffusione del profumo di un profumo nell'aria o di una macchia di caffè su un tessuto.

Così, l'ossigeno si diffonde dall'aria alveolare al sangue e l'anidride carbonica dal sangue all'aria alveolare.

Respirazione Cellulare

Quando l'ossigeno entra nel sangue, si lega rapidamente all'emoglobina, una molecola dalla struttura complessa che contiene ferro ed è responsabile del trasporto dei gas. La caratteristica fondamentale dell'emoglobina è la sua affinità per l'ossigeno: in ambienti dove l'ossigeno è abbondante, l'emoglobina lo cattura, ma se la concentrazione è bassa, lo rilascia. Questa proprietà le permette di catturare l'ossigeno negli alveoli e rilasciarlo nei tessuti.

Poiché le cellule consumano ossigeno per l'attività metabolica, la sua concentrazione è sempre bassa al loro interno. Per questo, quando l'emoglobina raggiunge i capillari cellulari, rilascia l'ossigeno. L'ossigeno si diffonde nelle cellule, dove verrà utilizzato.

Il sangue che contiene emoglobina ossigenata è chiamato sangue arterioso. Il sangue venoso, invece, affluirà ai polmoni per ossigenarsi nuovamente.

Con la CO2 accade lo stesso, ma al contrario: le reazioni cellulari producono CO2, che si diffonde nei capillari e si dissolve nel sangue. Il sangue la trasporta agli alveoli, dove si diffonde nell'aria alveolare, che ha meno CO2 rispetto al sangue venoso. L'ultimo passo è la rimozione della CO2 nell'atmosfera durante l'espirazione.

Regolazione della Respirazione

Come molte altre funzioni viscerali, il nostro sistema nervoso è responsabile di regolare la frequenza e la profondità della respirazione per soddisfare le esigenze del corpo in ogni momento. I centri nervosi che regolano la frequenza e la profondità respiratoria si trovano nel tronco encefalico e operano senza richiedere l'intervento della coscienza.

D'altra parte, siamo in grado di modificare volontariamente il ritmo respiratorio con facilità; questa è una regolazione volontaria del respiro che serve, per esempio, per parlare o cantare. In ogni caso, non potremo mai superare i limiti vitali, ad esempio, non possiamo sopprimere il respiro per tre minuti o fare inspirazioni ed espirazioni forzate per cinque minuti.

Patologie del Sistema Respiratorio

Rinite Acuta

La Rinite acuta è un'infiammazione di breve durata della mucosa nasale. Si manifesta solitamente con ipersecrezione di muco, difficoltà di respirazione (dispnea), riduzione della capacità di percepire gli odori (iposmia) e starnuti. Ha diverse cause: infezioni, irritazioni chimiche, allergie.

Sinusite

La Sinusite consiste nell'infiammazione del rivestimento dei seni paranasali. Può essere acuta o cronica. La sua causa più comune è l'ostruzione dei dotti di ventilazione e drenaggio dei seni, che provoca l'accumulo di muco al loro interno e la proliferazione di virus o batteri responsabili dell'infezione. Provoca un dolore continuo e intenso nella zona dei seni interessati, congestione nasale, febbre e secrezione. Il trattamento mira a eliminare l'infezione e favorire il drenaggio dei seni paranasali. Si utilizzano farmaci che riducono la congestione e l'infiammazione, e gli antibiotici sono considerati opzionali se l'infezione è batterica.

Raffreddore Comune

Il Raffreddore comune è un'infiammazione acuta della mucosa delle prime vie aeree causata dall'azione di diversi virus del raffreddore. Si manifesta con rinite, faringite e, a volte, laringite. Provoca ipersecrezione di muco, dispnea, dolore alla gola durante la deglutizione e febbre lieve (sotto i 38°C). Per curare il raffreddore, si consiglia di bere molti liquidi caldi, riposare e assumere antidolorici e antipiretici. Se non complicato, si risolve in 2 o 3 giorni.

Influenza

L'Influenza è un'infezione causata da uno dei virus influenzali. Si manifesta con nasofaringite, spesso più lieve rispetto al raffreddore, ma con un coinvolgimento sistemico notevole, caratterizzato da febbre alta e dolori muscolari. Il trattamento è simile a quello del raffreddore, ma richiede 2 settimane o più per guarire e può essere complicata, soprattutto nelle persone anziane o in quelle che soffrono di malattie croniche cardiache o polmonari.

Bronchite Acuta

La Bronchite acuta è un'infiammazione acuta dell'albero bronchiale che causa un restringimento del calibro dei bronchi e difficoltà respiratorie. La causa più comune è un'infezione, ma può anche essere dovuta all'esposizione a fumo di tabacco, altre sostanze irritanti o inquinanti atmosferici. Si manifesta con tosse, febbre, dispnea, respiro sibilante e dolore muscolare dovuto allo sforzo della tosse. La tosse è inizialmente secca e poi diventa produttiva, con espulsione di muco. Si risolve in circa 2 settimane. Il trattamento prevede riposo, analgesici, antipiretici e l'assunzione di molti liquidi caldi, almeno 3 litri al giorno fino alla scomparsa della febbre. L'inalazione di vapori o l'uso di umidificatori ambientali possono facilitare l'eliminazione del muco bronchiale. Dopo aver consultato il medico, si deciderà se assumere farmaci per la tosse, antibiotici o entrambi.

Asma Bronchiale

L'Asma bronchiale è una diffusa ostruzione del tratto respiratorio inferiore. Edema e ipersecrezione di muco riducono il calibro dei bronchi, causando difficoltà respiratorie. La causa dell'asma è un'esagerata reattività bronchiale a sostanze che in altri individui hanno scarso o nessun effetto. Le crisi possono variare in durata e intensità. Durante la crisi si manifestano mancanza di fiato (soprattutto durante l'espirazione), tachipnea e si può sentire un respiro sibilante.

Polmonite

La Polmonite è un'infiammazione del tessuto polmonare, in particolare degli alveoli. Queste sacche si riempiono di fluido, rendendo molto difficile lo scambio di gas. La causa più comune di polmonite è un'infezione batterica o virale, anche se l'irritazione chimica può avere effetti simili. L'immobilità negli anziani facilita l'infezione, poiché il muco si accumula e i germi possono contaminare e infettare da lì. Il paziente presenta febbre, brividi, tosse con espettorato doloroso, difficoltà respiratoria, tachicardia e può presentare cianosi. L'espettorato può essere chiaro, verde, giallo o color ruggine, a seconda della causa della polmonite. Nella maggior parte dei casi è richiesto il ricovero in ospedale.

Tubercolosi

La Tubercolosi è un'infezione che colpisce frequentemente i polmoni e altri organi. È causata dal batterio Mycobacterium tuberculosis. Si diffonde per via aerea, tramite l'inalazione di goccioline di saliva che galleggiano nell'aria dopo colpi di tosse o starnuti di persone infette. Tuttavia, è una malattia poco contagiosa, richiedendo un contatto frequente e prolungato con la persona malata per la trasmissione.

Le persone più suscettibili all'infezione sono quelle con sistemi immunitari deboli, bambini, anziani, persone che vivono in condizioni insalubri o che soffrono di malnutrizione, AIDS o cancro, o che hanno ricevuto un trapianto. L'infezione può essere completamente guarita o rimanere inattiva per settimane o anni prima delle manifestazioni. Le manifestazioni più frequenti sono spesso lievi, rendendo difficile la diagnosi iniziale: tosse, febbre, affaticamento, perdita di peso, sudorazione notturna. Tuttavia, nel tempo, i tessuti polmonari possono essere danneggiati in modo significativo. Inoltre, in quasi la metà dei casi, può interessare altri organi come i reni, il fegato, le meningi.

Enfisema Polmonare

L'Enfisema polmonare è una malattia che distrugge irreversibilmente le pareti alveolari. La diminuzione della superficie di contatto compromette lo scambio di gas. Anche l'elasticità polmonare si riduce, peggiorando la funzione degli organi. La causa più comune di enfisema è il consumo di tabacco, ma può anche essere causato da irritanti chimici, come quelli presenti sul posto di lavoro, o da alcuni disturbi genetici. Le manifestazioni includono dispnea, tosse, respiro sibilante e una ridotta capacità di esercizio. La malattia peggiora con l'età, portando alla malattia polmonare ostruttiva cronica (BPCO).

Broncopneumopatia Cronica Ostruttiva (BPCO)

La BPCO (Broncopneumopatia Cronica Ostruttiva) è caratterizzata da un'ostruzione generalizzata e progressiva delle vie aeree, in particolare quelle piccole, oltre alla distruzione di molte pareti alveolari. Le persone affette hanno difficoltà a respirare, soprattutto durante l'espirazione. Colpisce prevalentemente persone di età superiore ai 65 anni ed è la terza causa più comune di morte e la seconda di invalidità. I suoi agenti causali più comuni sono gli irritanti bronchiali:

• Fumo di tabacco.
• Esposizione a tossine.
• Inquinamento atmosferico.

Le manifestazioni iniziano con una tosse secca che può essere accompagnata da espettorato. Spesso, le persone colpite soffrono di bronchite infettiva ricorrente e mancanza di respiro, inizialmente solo sotto sforzo, ma che progredisce fino a manifestarsi anche con sforzi minimi. La BPCO non può essere curata, quindi il trattamento mira ad alleviare le manifestazioni ed evitare patologie concomitanti, che a volte possono essere fatali.