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Diffusione dei gas respiratori nei polmoni

• La diffusione dei gas respiratori nei polmoni segue il principio di Fick, secondo cui la quantità di gas trasferita attraverso una barriera permeabile dipende direttamente dalla differenza di pressione e dalla superficie di scambio, e inversamente dalla sezione.
• Il flusso diffusionale (F) è legato alla solubilità (α), alla costante inversamente proporzionale alla massa molecolare (K) e alla differenza di pressione parziale (ΔP) del gas.
• La velocità di diffusione di specie non cariche come l'ammoniaca (NH3) attraverso le membrane cellulari è legata ai coefficienti di ripartizione in entrata (K1) e in uscita (K2).

Apnea e altitudini

• Ogni 10 metri di profondità in acqua, la pressione atmosferica aumenta di 1 atm.
• La legge di Boyle descrive il rapporto tra pressione e volume dei gas: p1V1 = p2V2.
• In apnea, la compressione dei polmoni aumenta la pressione parziale dei gas all'interno.
• Durante l'emersione, la riduzione della pressione può far diminuire la pressione parziale dell'ossigeno alveolare a livelli simili a quelli del sangue venoso, compromettendo gli scambi gassosi.

Ipossia e acclimatizzazione alle altitudini

• L'ipossia (carenza di ossigeno) stimola l'eritropoiesi (produzione di globuli rossi) fino a 5 volte rispetto al normale.
• L'ipossia attiva il fattore indotto dall'ipossia (Hif-1), che stimola la proliferazione della rete capillare, riducendo il percorso di diffusione dell'ossigeno.
• In condizioni di ipossia, l'ematocrito può raggiungere il 70%, mentre a livello del mare è intorno al 45%.
• La maturazione degli eritrociti può aumentare fino a 10 milioni/secondo in ipossia, rispetto ai 2 milioni/secondo a livello del mare.
• L'aumento dell'ematocrito si verifica in due fasi: una riduzione del volume plasmatico (24-48 ore) e un aumento della produzione di EPO (3-4 settimane). L'acclimatizzazione completa richiede anni.
• Alcune specie, come il lama e la vigogna, hanno una curva di dissociazione dell'ossigeno spostata a sinistra, che consente un trasporto ottimale dell'ossigeno ai tessuti in alta quota.
• L'ipossia aumenta la produzione di specie radicaliche dell'ossigeno (ROS), ma riduce l'efficacia dei sistemi antiossidanti.

Patologie associate all'aumento dell'ematocrito in alta quota

• L'aumento dell'ematocrito causa un aumento della viscosità del sangue, con conseguente rischio di trombosi.
• Le complicanze più gravi sono l'ipertensione polmonare e l'insufficienza cardiaca, soprattutto a carico del ventricolo destro.
• La sindrome di Monge (CMS) è una patologia cronica associata all'ipossia, con sintomi correlati alla viscosità del sangue.

Diffusione facilitata

• La diffusione facilitata utilizza proteine trasportatrici, come i carrier o i canali ionici, per il trasporto selettivo di molecole o ioni.

Sincope in apnea

• La sincope da apnea può verificarsi con o senza iperventilazione precedente.
• La sincope secondaria, non tipica dei subacquei, si verifica dopo un tuffo in acqua fredda, a causa della vasocostrizione causata dall'ipotalamo in risposta al raffreddamento.

Acclimatizzazione e adattamento

• L'acclimatizzazione è la capacità dell'organismo di rispondere a variazioni ambientali modificando l'attività dei geni, mentre l'adattamento richiede la selezione di mutazioni genetiche.
• In alta quota, l'organismo aumenta la frequenza respiratoria e la profondità respiratoria per compensare la diminuzione della pressione parziale dell'ossigeno.