APPARATO RESPIRATORIO

L’apparato respiratorio, è un sistema di organi formato da:

• le vie aeree,organi cavi
• I polmoni, organi parenchimatosi

Questo apparato compie la fondamentale funzione della respirazione, quindi rifornisce il corpo di ossigeno eliminando l’anidride carbonica dal sangue.

La respirazione è un processo che non termina con lo scambio di gas nel sangue ma che finisce quando c’e il trasferimento di ossigeno alle cellule, possiamo dividere la respirazione in più fasi:

• ventilazione, consiste nel immettere aria dall’esterno all’interno del corpo e ciò include l’intero apparato respiratorio, naso, faringe, laringe, trachea, bronchi e polmoni dove avviene il passaggio dell’ossigeno dall’aria al sangue (respirazione esterna)
• Il trasporto dei gas, è essenziale per portare l’ossigeno nel corpo e per farlo è necessario il sistema circolatorio ( arterie-> arteriole->capillari->venule-> vene)
• L’ultimo step è la respirazione interna, ovvero il passaggio dell’ossigeno alle cellule  dei vari tessuti

funzioni dell’apparato respiratorio:

• Condurre l’aria inspirata fino ai polmoni dove c’e la superficie di scambio che permette all’ossigeno di entrare nel sangue
• fornire un ampia area di scambio per i gas (O2 e CO2)
• L’apparato respiratorio stesso si difende da disidratazione e da agenti patogeni esterni, impedendo anche che questi ultimi infettino altri tessuti
• produrre suoni e sensazioni olfattive
• regolazione pH ematico

L’apparato respiratorio quindi non compie solo la mera respirazione nel complesso:

• respirazione
• fonazione (suoni)
• olfattiva   (odori)

L’apparato respiratorio fa entrare l’aria da cavità quali bocca o naso, ma l’aria in ingresso può essere fredda, secca e ricca di agenti patogeni o semplice pulviscolo, quindi quando noi ispiriamo dobbiamo:

• filtrare l’aria in ingresso
• umidificarla
• Riscaldarla alla temperatura corporea

NASO

Il naso è in un posizione mediale della faccia ed è formata da due strutture chiamate naso interno e naso esterno.

Il naso esterno è un rilievo impari e mediano è situato sotto gli occhi, sopra il labbro superiore e tra nel due guance, ha tre facce, due laterali e una inferiore nella quale si troviano le fosse nasali che sono a loro volta formate dal vestibolo nasale, una struttura interamente cartilaginea e le fosse nasali propriamente dette.

Il vestibolo nasale è l’unica parte cartilaginea del naso,  superato troviamo la parte ossea  cioè l’osso nasale collegato al cranio.

nel vestibolo nasale troviamo le vibrisse,  dei peli robusti che fanno da primo sistema di filtraggio contro particolati nell’aria.

Il naso esterno è circondato dalla parete ossea appartenenti alla scatola cranica, ovvero l’osso mascellare che presenta tre sporgenze chiamate cornetti nasali che delimitano tre concamerazioni i meati nasali.

Nei meati nasali si trovano i seni paranasali, formati da:

• cellule etmoidi (costituiscono il tetto del naso)
• seno mascellare
• seno frontale
• seno sfenoide

Sono tutte parti che nel insieme costituiscono le pareti laterali del naso.

Mucosa respiratoria

La mucosa interna del naso è chiamata mucosa respira, è formata da un epitelio pseudostratificato o pluriseriato, costituito da un altissimo numero di cellule mucipare.

Le cellule più alte sono previste ci ciglia vibratili.

La lamina propria della mucosa è di natura connettivale che contiene le ghiandole nasali, strutture tubulo acinose ramificate a secrezione mista.

L’area di Valsalva è una zona ricca di vasi sanguigni, ed è li da dove si originano le epistassi

La mucosa respiratoria ha come funzione quella di trattenere e inglobare materiale particolato contenuto nell’aria inspirata.

le cellule calciformi e le ghiandole nasali, rilasciano un muco denso, poi le ciglia delle cellule della mucosa permettono l’espulsione del muco prodotto.

Il muco non ha solo la funzione filtrante ma anche umidificante del aria, inoltre la zona di valsalva ricca di vasi permette di riscaldare l’aria in ingresso.

Riepilogo cellule mucosa respiratoria:

• cellule calciformi 30%
• cellule ciliate 30%
• cellule basali 3%
• cellule a spazzola 3%
• cellule DNES 3-4%
• cellule sierose 3%

Nella zona interna del naso, sulla parte superiore, ci sono degli innevamento del tessuto nervoso che arrivano fino alla mucosa olfattiva, questo permette di captare recettori chimici nell aria e mandare tramite un messaggio al cervello la sensazione  che generano questi recettori, questo è anche un organo di senso, quello del olfatto.

I collegamenti neuronali sono assoni non mielinizzati che  si riuniscono in fasci del nervo olfattivo

Le cellule della mucosa olfattiva sono cellule particolari presenti solo in questa zona, mandano un messaggio al cervello dopo che un ligando ha reagito con il loro recettore olfattivo, (esistono molti tipi di recettori adattabili -dinamismo proteico- a più molecole e ogni recettore corrisponderebbe a una classe di Odori)

Dopo che il messaggio è stato inviato il legando deve staccarsi dal recettore e come?:

• aumentando l’influsso di aria che rimuove il ligando
• Utilizando enzimi che glicosilano le proteine del lingando, prodotti dalle ghiandole di Bowmann

La caratteristica dell’epitelio olfattivo è ma mancanza di cellule mucipare e la presenza di cellule di Bowmann, neuroni de mielinizzata e inoltre la composizione dei vari tipi cellulari si discosta dalla mucosa respiratoria, per questo motivo è definita mucosa olfattiva. 

LARINGE

l’aria dopo essere passata dal naso passa attraverso la faringe e finisce nella laringe.

La laringe è un organo impari in posizione mediano nel collo, è situato tra la faringe e la trachea, e oltre che a determinare il passaggio dell’aria ha l’importante funzione fonatoria.

Ha la forma di piramide tronca con l’apice volto vero il basso, la faccia antero-laterale è in rapporto con la ghiandola della tiroide mentre quella posteriore è in raporto con l’esofago e la rinofaringe.

Lo scheletro della laringe è formata da cartilagine, la grandezza è dfferente nei sessi, infatti negli uomini sporge nella zona mediana del collo formando il pomo d’adamo, visibile anche  dall’esterno. (la zona palpabile che si stente è la cartilagine tiroidea che è visibile dall’esterno perché ha una forma a scudo, poi sono presenti anche altri tipi come la cartilagine cricoide e la cartilagine elastica dell’epiglottide, inoltre ci sono anche cartilagini arteriosi e corniculari)

L’epiglottide è una valvola che permette di chiudere la trachea quando il bolo dalla bocca scende all’esofago, questa valvola è essenziale perché il primo tratto dell’apparato digestivo e respiratorio sono comuni e bisogna avere una valvola che porti l’aria alla trachea ma il cibo ingerito nell’esofago.

Il tessuto presente nella laringe è dello stesso tipo della mucosa respiratoria fatta a eccezione dell’epiglottide, inoltre nella lamina basale si riscontrano ammassi di tessuto linfoide, che formano le tonsille laringee.

La laringe presenta anche una muscolatura(pieghe vocali)  striata pari che agiscono da corde vocali (muscolo vocale), essi sono i muscoli:

• cricoaritenoideo
• tiroaritenoideo
• ariteno obliquo

Lo sviluppo di suoi è dovuto alla tensione  delle corde vocali e allo spazio tra di solo, quando l’aria passa all’interno queste vibrano emettendo dei suoi.

Questi muscoli sono chiamati intrinseci ma ne esistono altri chiamati estrinseci che non hanno a che vedere con la fonazione.

*nota: questi muscoli che formano le corde vocali costituiscono nel complesso una struttura chiamata rima della glottide, se la rima della glottide è aperta vuol dire che c’e in atto una respirazione, se è chiusa allora si stanno emettendo suoi grazie all’aria che passa tra la sottilissima fessura della glottide.

TRACHEA

La trachea fa seguito alla faringe  e ha la funzione di permette all’aria di arrivare ai polmoni dove avverrà lo scambio gassoso con il sangue.

L’aria passa nel lume della struttura, la struttura della trachea è particolare perché incamera nella sua struttura una serie di anelli cartilaginei legati tra loro da legamenti anulari.

La parte posteriore della trachea non ha anelli cartilaginei nella sua struttura ma è definita membranacea e prende rapporto con l’esofago.

la parete della trachea, che tiene anche ben legati gli anelli di cartilagine insieme ai legamenti è formata da 4 tonache sovrapposte:

• tonaca mucosa, ha un epitelio di rivestimento tipico della mucosa respiratoria 
• tonaca sottomucosa, fatta da tessuto connettivo lasso che accoglie le ghiandole della trachea
• tonaca muscolare, presente solo nella parte membranosa in rapporto con l’esofago
• tonaca fibrosa formata da tessuto connetivo denso

La trachea dopo un tratto lineare si dirama in due, nei bronchi extra polmonari,

• bronco destro più grosso e corto ha circa 4-6 anelli di cartilagine
• bronco sinistro più piccolo e lungo ha circa 9-12 anelli di cartilagine

Gli anelli di cartilagine sono formati da cartilagine ialina che con l’età va incontro a ossidazione e calcificazione.

POLMONI

i polmoni sono un organo pari  e parenchimatosi, sono presenti in coppia ai lati del mediastino, entrambi sono ricoperti da una sacca che li protegge ma che ne permette l’espansione la pleura, una sacca formatta da doppia parete che li ricopre completamente, tra le due pareti c’e un liquido pleurico per evitare frazionamenti tra i due strati.

I polmoni hanno una forma a cono appiattito con un apice posto verso l’alto, hanno una consistenza morbida e spugnosa con una colorazione rosea nel bambino e più scura nel adulto sano ( in adulti fumatori i polmoni sono più scuri).

La base del polmone è concava e si adatta al diaframma

Vascolarizzazione

Nel polmone destro e quello sinistro vi è presente un Ilo, una zona di ingresso di arterie e uscita di vene, vasi linfatici e nervi.

Dal cuore arriva la vena polmonare che  scambia l’anidride carbonica per l’ossigeno e poi ritorna al cuore per essere ridistribuita nel  corpo.

Nei polmoni passa infatti la piccola circolazione che ossigena il sangue, poi quando è di ritorno nel cuore  questa viene spinta nel aorta dove può andare a irrorare tutti gli organi del corpo per poi tornare al cuore e ripetere il circolo.

Organizzazione polmoni 

I polmoni, destro e sinistro, sono organizzati internamente nello stesso modo ma esternamente sono divisi in lobi diversi

Il polmone destro è percorso da scissioni interlobulari che dividono il polmone in tre lobi, anche quello sinistro ha queste scissioni ma che lo dividono solo in due.

Il bronco principale di destra da origine a tre bronchi lobari di primo ordine che portano l’aria a tutti e tre i lobi del polmone destro, il bronco principale sinistro invece ramifica solo in due bronchi di primo ordine.

I bronchi lobari di primo ordine ramificano a loro volta in bronzi zonali di secondo ordine che a sua volta di dividono in bronchi interlobulari di terzo ordine.

Questi bronchi sono sempre accompagnati dal decorso delle arterie polmonari.

Questi bronchi decorrono in setti, territori polmonari chiamati lobuli polmonari.

mentre ramificano i bronchi modificano la propria struttura, gli anelli cartilaginei diventano placche cartilagine accolte nella tonaca fibrosa le quali diminuiscono lentamente di calibro.

Il tessuto a questo punto formato da tonaca mucosa, muscolare, sottomucosa e sierosa tende a assottigliarsi e ma formare un tessuto che si definisce pieghettato.

Il piegamento della tonaca mucosa forma un lume stellato con un epitelio respiratorio

Il lobulo polmonare è l’unità in cui viene diviso il parenchima del polmone, ma analizzando un lobulo si scopre che esso è formato dagli acini polmonari  che contengono gli alveoli.

L’aria agli alveoli arriva dai bronchi, dopo il bronco terziario interlobulare si passa ai bronchi primari, poi quelli respiratori, terminali e infine ai condotti alveolari  che sfociano direttamente nel alveolo.

Gli alveoli sono strutture formate da pneumatici di tipo I e II  con una grandezza si 200 micron e tutti gli alveoli di un acino sono separati tra loro da un setto alveolare ma possono comunicare con loro mediante pori alveolari.

L’alveolo non riempie di sangue per ossigenare il flusso ematico ma c’e una barriera aria-sangue formata da pneumociti di tipo I e capillari, lo scambio avviene per diffusione.

i pneumociti di tipo due invece rilasciano una sostanza formata da proteine e fosfolipidi, che si integrano con la superficie del alveolo per mantenere l’interfaccia con l’aria.

Quando i bronchi raggiungono il diametro minore di 1mm la lamina propria perde le ghiandole respiratorie che c’erano fino a questo punto e l’epitelio diventa o ciliato o semplice cubico.

Quando i bronchioli diventano minori di 0,5mm invece la lamina propria diventa interamente di tessuto connettivo fibro-elastico e l’epitelio solo cubico semplice.

regolazione pH
Grazie all'attività polmonare è possibile regolare il pH corporeo.
Il pH corporeo spesso non viene preso in considerazione da chi non si affaccia a materie mediche ma avere un pH corporeo tendente all'acido indica uno stato di malessere originato da dieta sregolata. malattie, stress ecc, ma avere un pH neutro tendente al basico invece indica che il nostro corpo sta bene.
Il range di pH del nostro corpo è tra 6,4 e 8.
il nostro corpo produce naturalmente acidi organici e inorganici, questo vuol dire che  bisogna controbilanciare, i diversi accettore di ioni idrogeno che abbiamo in corpo sono il bicarbonato o basi organiche (le proteine fungono sia da acido che da base in ogni evenienza).

La CO2 prodotta dalle cellule entra nel sangue e si unisce solubilizza  nell'acqua formando acido carbonico

CO2   +  H2O --> HCO3 + H+

Gli ioni idrogeno vengono eliminati grazie ai reni, e la base HCO3  va fino ai pomoni che con un altro idrogeno viene covertito in anidride carbonica che se na va grazie alle vie aeree e acqua che rimane nel plasma.
Questo sistema permette di formare un sistema tampone dello ione bicarbonato che permette di aumentare il pH in caso di acidosi e diminuirlo se troppo basico.
In realtà l'effetto tampone evita che il pH vari eccessivamente  duranti squilibri di pH, ma non è sufficiente se il problema è persistente.

Fisiologia polmonare
I polmoni funzionano grazie a un sistema determinato dall'azione muscolare dei muscoli toracici, del diaframma e da un gradiente polmonare di pressione originato dall'aria negli alveoli e dalla pressione idrostatica dei polmoni.
La pressione idrostatica può causare gravi problemi fino al collasso polmonare se troppo elevata.
la distensivita del polmone è determinata da

F(distensività polmonare)= (variazione di P)\R

La variazione di pressione è calcolata come Palveolare - P atmosferica.

Se la pressione alveolare è maggiore di quella atmosferica vuol dire che i polmoni si stanno svuotando dall'aria e che sta avvenendo l'espirazione facendo fuoriuscire l'anidride carbonica.
Se la pressione alveolare è minore di quella atmosferica allora allora vuol dire che i polmoni si stanno riempiendo di aria e che si stanno espandendo grazie all'inspirazione.

La pressione alveolare è formata dalla pressione idrostatiche del liquido che c'e come interfaccia aria\sangue dei pneumociti, il liquido contenuto nella pleurea e dal plasma, se la pressione di questi liquidi è aumentata per cause patologiche come edemi o infezioni, si rischia di non riuscire a espandere più i polmoni non permettendo  all'aria di entrare e causando un arresto respiratorio.

L'alveolo per espandersi richiede energia e forza contrattiva da parte dei muscoli toracici, ma perche non basta il gradiente di pressioni originata dall'ingresso dell aria? perchè nell alveolo c'e uno strato di acqua che è disposto in modo tale da formare una specie di film che ricopre l'alveolo, è risaputo che la polarità dell'acqua determina la formazione di legami a idrogeno che provocano la tensione superficiale che per permettere l'espansione polmonare deve essere superata da una minima pressione polmonare interna che si calcola con la legge di laplace.

variazione di pressione =2T\R

L'aria in ingresso e la capacità polmonare non coincidono mai, infatti l'aria in ingresso nei polmoni è sempre minore della capacità polmonare totale, come si spiega? semplicemente per via della presenza di spazio morto, ovvero zone dove l'aria ristagna dalla cavità orale alla trachea e bronchi, e per via anche di quegli alveoli non funzionanti che sono mediamente sempre presenti in un individuo adulto.

per concludere uno schema sullo scambio gassoso polmonare.

come lo schema mostra in modo molto semplice, all'arrivo nel alveolo l'anidride carbonica viene scambiata con l'ossigeno, questo grazie a diversi fattori come il pH e la concentrazione dei gas.
L'alveolo formato da pneumociti non si riempie di sangue ma mantiene una sorta di barriera detta barriera sangue aria, la superfice di questa barriera è anche la superficie di scambio dell'alveolo, e la somma di tutte queste superfici di tutti gli alveoli FUNZIONALI formano la superficie di scambio polmonare.