Apparato Respiratorio PDF

APPARATO RESPIRATORIO L’apparato respiratorio è un insieme di organi specializzati per fornire ossigeno al sangue e per rimuovere anidride carbonica dal sangue. Ha più funzioni di quanto si supponga comunemente: 1. Scambio di gas: provvede agli scambi di ossigeno e anidride carbonica tra il sangue...

APPARATO RESPIRATORIO L’apparato respiratorio è un insieme di organi specializzati per fornire ossigeno al sangue e per rimuovere anidride carbonica dal sangue. Ha più funzioni di quanto si supponga comunemente: 1. Scambio di gas: provvede agli scambi di ossigeno e anidride carbonica tra il sangue e l’aria 2. Comunicazione: permette di parlare, ridere, piangere 3. Olfatto: provvede al senso dell’olfatto, che è importante nelle relazioni sociali, nella scelta del cibo e nell’evitare i pericoli 4. Bilancio acido-base: eliminando CO2 contribuisce a controllare il pH del sangue. La CO2 in eccesso reagisce con l’acqua e rilascia ioni idrogeno. Quindi se l’apparato respiratorio non riesce ad eliminare tutta la CO2 prodotta, gli ioni idrogeno si accumulano nel sangue, determinando l’abbassamento del pH (acidosi) 5. Regolazione della pressione sanguigna: i polmoni svolgono un ruolo di primo piano nella sintesi dell’angiotensina II, un importante vasocostrittore 6. Flusso sanguigno e linfatico: l’atto del respiro crea un gradiente tra la gabbia toracica e l’addome che favorisce il flusso linfatico ed il ritorno venoso 7. Espulsione del contenuto addominale: facendo un’inspirazione profonda e trattenendo il respiro mentre si contraggono i muscoli addominali (manovra di Valsalva) si aiuta l’espulsione del contenuto addominale durante la defecazione, la minzione ed il parto - Gli organi principali dell’apparato respiratorio sono il naso, la faringe, la laringe, la trachea, i bronchi ed i polmoni. Nei polmoni, il flusso d’aria segue un percorso lungo un vicolo cieco costituito essenzialmente da bronchi->bronchioli->alveoli - Durante l’inspirazione l’aria che entra si ferma negli alveoli e scambia i gas con il sangue circolante attraverso la parete alveolare. Durante l’espirazione l’aria viene espulsa dai polmoni - La porzione di conduzione dell’apparato respiratorio è costituito da quei condotti adibiti solo a permettere il passaggio del flusso d’aria dalle narici fino ai bronchioli. In questi passaggi non ci sono scambi gassosi con il sangue perché le loro pareti sono troppo spesse per permettere con sufficiente rapidità diffusione di gas - La porzione respiratoria è costituita dagli alveoli e da altre regioni poste distalmente, dove avvengono scambi di gas - Le vie aeree che vanno dal naso fino alla laringe sono spesso chiamate vie respiratorie superiori e la porzione che va dalla trachea fino ai polmoni costituisce le vie respiratorie inferiori Vie respiratorie superiori Naso - Il naso ha diverse funzioni: riscalda, purifica e umidifica l’aria inspirata; rileva gli odori presenti nell’aria, e serve come una camera di risonanza che amplifica la voce. Il naso presenta quattro aperture, due anteriori chiamate narici e due posteriori chiamate coane - Il naso esterno è costituito da ossa e cartilagine ialina. La parte superiore del naso esterno è costituita medialmente, da due piccole ossa nasali e lateralmente dalle ossa mascellari. La parte inferiore è costituita dalle cartilagini laterali e dalle cartilagini alari. In basso, le facce laterali del naso risultano inclinate verso le guance dove formano le ali nasali - Le cavità nasali presentano una porzione anteroinferiore più piccola chiamata vestibolo, in continuazione con le narici e delimitata lateralmente dalle cartilagini alari. Questo spazio è rivestito da cute sottile, con uno strato corneo ridotto, da cui sporgono peli protettivi o vibrisse che bloccano l’ingresso di materiale corpuscolato - La cavità nasale è divisa nelle metà destra e sinistra, chiamate fosse nasali, da una parete costituita da osso e da cartilagine ialina, chiamata setto nasale - Il setto ha tre componenti: il vomere osseo, la lamina perpendicolare dell’osso etmoide ed un setto nasale cartilagineo. Il tetto della cavità nasale è formato dalle ossa etmoide e sfenoide; il palato duro forma il suo pavimento - Non c’è molto spazio nella cavità nasale. Gran parte dello spazio è occupata da tre volute ossee ricoperte da membrana mucosa: le conche nasali superiore, media e inferiore. Ogni conca delimita uno stretto spazio per il passaggio dell’aria chiamato meato. La ristrettezza di questi spazi e la turbolenza causata dalle conche fa si che l’aria lungo il suo decorso venga a contatto con la mucosa nasale e in questo modo l’aria si umidifica e si riscalda al contatto con la mucosa - Gli odori sono rilevati da cellule sensoriali presenti nell’epitelio olfattorio, che copre una piccola area localizzata nel tetto della cavità nasale, nella parte superiore del setto e nella conca superiore. Il resto della cavità nasale, escluso il vestibolo, è rivestita dall’epitelio respiratorio. In entrambe queste aree l’epitelio è ciliato, colonnare e pseudostratificato, ma nell’epitelio olfattorio le ciglia sono immobili e servono a legare le molecole odorose - Nell’epitelio respiratorio invece le ciglia sono mobili e servono a spostare il muco nasale. Le cellule dell’epitelio respiratorio sono a forma di bicchiere da vino, sono chiamate cellule caliciformi e secernono muco; le sue cellule ciliate invece spingono il muco all’indietro verso la faringe. La mucosa nasale contiene anche ghiandole mucose, localizzate nella lamina propria. La lamina propria contiene grossi vasi sanguigni che aiutano a riscaldare l’aria Faringe - La faringe è un organo muscolare a forma di imbuto che si estende per circa 13 cm dalle coane fino alla laringe. È divisa in tre regioni: rinofaringe, orofaringe, larinofaringe - Il rinofaringe è posteriore alle coane ed al palato molle. Riceve le tube uditive (di Eustachio) dall’orecchio medio ed ospita la tonsille faringea - L’orofaringe è uno spazio posteriore alla radice della lingua. Si estende dalla punta inferiore del palato molle alla punta superiore dell’epiglottide - Il laringofaringe (o ipofaringe) inizia alla punta dell’epiglottide, si porta in basso dietro alla laringe e termina dove inizia l’esofago al livello della cartilagine cricoide - I muscoli della faringe svolgono i ruoli necessari nella deglutizione e nel parlare Laringe - La laringe, organo della fonazione, è una cavità cartilaginea lunga circa 4 cm. La sua prima funzione è quella di impedire l’ingresso nelle vie aeree di cibo e liquidi, ma la sua funzione si è evoluta acquisendo anche la capacità di produrre suoni - L’apertura superiore della laringe è caratterizzata dalla presenza di una particolare struttura simile ad una foglia chiamata epiglottide. Durante la deglutizione i muscoli estrinseci della laringe tirano la laringe verso l’alto, in direzione dell’epiglottide, la lingua invece spinge l’epiglottide verso il basso, in modo che l’epiglottide chiuda le vie aeree e diriga cibo e liquidi nell’esofago che è localizzato dietro le vie aeree - La laringe è composta da nove cartilagini. Le prime tre sono relativamente grandi e separate: la cartilagine epiglottica; la cartilagine tiroide, il cui angolo anteriore corrisponde al pomo di Adamo chiamato anche prominenza laringea; la cartilagine cricoide, che collega la laringe alla trachea. Le cartilagini tiroide e cricoide costituiscono “la cassa” della cavità da cui origina la voce - Le cartilagini rimanenti sono più piccole e si organizzano in tre paia: due cartilagini aritenoidi, due cartilagini corniculate e due cartilagini cuneiformi - Un gruppo di legamenti fibrosi tiene unite le cartilagini tra loro e le connette alle strutture adiacenti nel collo - Le pareti della laringe sono completamente muscolari. I muscoli intrinseci profondi agiscono sulle corde vocali, e i muscoli estrinseci superficiali connettono la laringe all’osso ioide e sollevano la laringe durante la deglutizione. Le corde vocali e l’apertura tra loro compresa sono chiamate collettivamente glottide - I muscoli intrinseci controllano le corde vocali tirando le cartilagini corniculate ed ariteneoidi, e facendo agire le cartilagini come perno. A seconda della direzione della loro rotazione, le cartilagini aritenoidi abducono o adducono le corde vocali. L’aria che passa tra le corde vocali addotte le fa vibrare, producendo un suono acuto quando le corde sono relativamente tese e un suono grave basso quando sono più lasse. L’intensità è determinata dalla forza con cui l’aria passa attraverso le corda vocali Vie respiratorie inferiori Trachea e bronchi - La trachea è un tubo rigido di circa 12 cm di lunghezza e 2.5 cm di diametro, anteriore all’esofago. Essa è sostenuta da 16-20 anelli a forma di C di cartilagine ialina - Il rivestimento interno della trachea è costituito da un epitelio colonnare pesudostratificato composto principalmente da cellule caliciformi mucosecernenti, da cellule ciliate e da piccole cellule staminali basali. Il muco intrappola le particelle inalate, ed il movimento delle ciglia verso l’alto spinge i detriti ed il muco stesso verso la faringe, dove vengono ingeriti. Questo meccanismo di rimozione dei detriti è chiamato scala mobile mucociliare - Gli anelli della cartilagine rinforzano la trachea ed evitano che collassi durante l’inspirazione. La parte aperta della C è rivolta posteriormente e lascia spazio perché l’esofago possa dilatarsi quando passa il cibo deglutito. Lo spazio è riempito da tessuto muscolare liscio chiamato muscolo tracheale - A livello dell’angolo eternale, la trachea si biforca a formare il bronco principale di destra e di sinistra. La cartilagine tracheale più bassa ha una cresta mediana interna chiamata carena, che dirige il flusso d’aria verso destra e sinistra Polmoni - Il polmone è un organo di forma conica, con un’ampia base concava che poggia sul diaframma e un vertice smussato chiamato apice che sporge leggermente al di sopra della clavicola. L’ampia faccia costale è a contatto con la gabbia toracica, e la faccia mediastinica più piccola e concava volge medialmente. La faccia mediastinica presenta una fessura chiamata ilo attraverso la quale il polmone riceve il bronco principale, i vasi sanguigni e linfatici e i nervi. Tali strutture costituiscono la radice del polmone - I polmoni sono circondati dai visceri adiacenti, non occupano tutta la gabbia toracica e non sono simmetrici. Inferiormente ai polmoni e al diaframma, molto spazio all’interno della gabbia toracica è occupato dal fegato, dalla milza e dallo stomaco - Il polmone destro è più corto del sinistro, per la presenza a destra del fegato. Il polmone sinistro, anche se più alto, è più stretto di quello destro, perché il cuore si inclina verso sinistra e occupa più spazio su questo lato del mediastino - Sulla faccia mediale, il polmone sinistro presenta un’incisura chiamata impronta cardiaca in cui il cuore preme contro il polmone. Il polmone destro ha tre lobi: superiore, medio ed inferiore. Un solco profondo chiamato scissura orizzontale separa i lobi superiore e medio, e una scissura simile obliqua separa i lobi medio e inferiore. Il polmone sinistro ha solo un lobo superiore ed uno inferiore e un’unica scissura obliqua L’albero bronchiale - Ogni polmone ha un sistema ramificato di conduzione dell’aria chiamato albero bronchiale, che si estende dal bronco principale fino ai bronchioli terminali - Il bronco principale destro è più ampio e verticale rispetto a quello sinistro; di conseguenza, i corpi estranei aspirati si localizzano più spesso nel bronco destro che in quello sinistro - Poco prima di entrare nel polmone il bronco principale di destra emette un bronco lobare superiore. Il bronco lobare superiore entra nel lobo superiore del polmone, mentre il bronco principale si porta un poco più avanti e si divide nel bronco lobare medio e inferiore. Il bronco principale di sinistra è più stretto e più orizzontale del destro. Entra nell’ilo del polmone sinistro prima di ramificarsi, poi emette i bronchi lobari superiore ed inferiore - In entrambi i polmoni, ogni bronco lobare si suddivide nei bronchi segmentali. Ognuno di questi ventila un’unità di tessuto polmonare funzionalmente indipendente, chiamata segmento polmonare - I bronchi principali sono sostenuti da anelli a forma di C di cartilagine ialina, invece i bronchi lobari e segmentali sono supportati da placche cartilaginee disposte a semiluna - Tutti i bronchi sono rivestiti da epitelio ciliato cilindrico pseudostratificato, ma le cellule divengono più piccole e l’epitelio più sottile mano a mano che si procede distalmente. La lamina propria è ricca di ghiandole mucose e noduli di linfociti, una posizione ottimale per intercettare gli agenti patogeni delle vie respiratorie. Tutte le divisioni dell’albero bronchiale presentano una notevole quantità di tessuto connettivo elastico, che contribuisce alla retrazione che espelle l’aria dai polmoni ad ogni ciclo respiratorio - I bronchioli sono la continuazione delle vie respiratorie che hanno perso la cartilagine di sostegno e presentano un diametro di 1 mm o anche meno. La parte del polmone ventilata da un bronchiolo è chiamata lobulo polmonare. - L’epitelio dei bronchioli inizia come epitelio colonnare pseudostratificato ciliato nei condotti più grandi e più prossimali. Procedendo distalmente diventa più sottile e degrada in colonnare semplice e finalmente in epitelio cuboide semplice. I bronchioli sono dappertutto ciliati - Ogni bronchiolo si divide in 50-80 bronchioli terminali. Da ogni bronchiolo terminale si formano due o più bronchioli respiratori più piccoli, che hanno alveoli che si sviluppano dalle loro pareti. I bronchioli respiratori sono l’inizio della sezione respiratoria. Le loro pareti presentano scarso tessuto muscolare liscio, e le pareti più sottili presentano un epitelio di rivestimento non ciliato - Ogni bronchiolo respiratorio si divide in 2-10 formazioni allungate con parete sottile chiamate dotti alveolari e anche essi presentano sulla loro parete gli alveoli. I dotti alveolari e le divisioni più piccole presentano un epitelio semplice squamoso non ciliato - I dotti terminano nei sacchi alveolari, che sono alveoli organizzati a grappoli d’uva e disposti intorno ad uno spazio centrale denominato atrio - L’aria nella porzione di conduzione del tratto respiratorio non può scambiare i gas con il sangue e per questo motivo il lume di questa parte è chiamato spazio morto respiratorio. L’aumento del flusso dell’aria è in proporzione maggiore dell’aumento dello spazio morto - I bronchioli esercitano il controllo maggiore sul flusso dell’aria per due motivi: essi sono i componenti più numerosi della porzione di conduzione; con la loro muscolatura liscia ben sviluppata e per la mancanza di cartilagine, essi possono cambiare il loro diametro relativo più delle vie aeree più grandi. Il restringimento dei bronchioli è detto broncocostrizione e la dilatazione è detta broncodilatazione - I polmoni ricevono sangue sia dalle arterie polmonari sia dalle arterie bronchiali. I rami dell’arteria polmonare seguono strettamente l’albero bronchiale nel loro percorso fino ai capillari che circondano gli alveoli, dove avvengono gli scambi gassosi. I rami delle arterie bronchiali servono i bronchi, i bronchioli e qualche altro tessuto polmonare. I polmoni sono i soli organi che ricevono sia sangue polmonare sia sangue sistemico Alveoli - Un alveolo è una sacca con un diametro di circa 0.2-0.5 mm. Sottili ed ampie cellule chiamate pneumociti (tipo I) coprono circa il 95% della superficie alveolare. La loro sottigliezza consente la rapida diffusione dei gas tra gli alveoli e il sangue. Il rimanente 5% della superficie alveolare è coperto da pneumociti (tipo II) tondi o cuboidali, che sono in numero maggiore delle cellule alveolari squamose - Le grandi cellule alveolari hanno due funzioni: riparano l’epitelio alveolare quando le cellule alveolari squamose sono danneggiate, e secernono il surfattante polmonare, una miscela di fosfolipidi e proteine che ricopre gli alveoli e i bronchioli più piccoli e impedisce loro di collassare quando si espira - Le cellule più numerose nel polmone sono i macrofagi alveolari (cellule spazzine), che vagano tra il lume degli alveoli e il tessuto connettivo. Queste cellule mantengono gli alveoli liberi dai detriti fagocitando le particelle di polvere che sono riuscite a sfuggire all’intrappolamento attuato dal muco nei tratti superiori delle vie respiratorie - Ogni alveolo è circondato da molti capillari sanguigni forniti dall’arteria polmoare. La barriera tra l’aria contenuta nei polmoni ed il sangue, chiamata membrana respiratoria, è costituita solo da cellule squamose alveolari, cellule squamose endoteliali dei capillari e dalla loro membrana basale - È molto importante evitare l’accumulo di liquido negli alveoli, in quanto i gas diffondono troppo lentamente attraverso il liquido per ossigenare sufficientemente il sangue. Gli alveoli sono tenuti asciutti dall’assorbimento dei liquidi in eccesso attuato dai capillari sanguigni e dagli abbondanti capillari linfatici dei polmoni - I polmoni hanno un drenaggio linfatico più esteso di qualsiasi altro organo del corpo. Questo evita che siano invasi dal loro liquido sieroso Pleura - Ciascun polmone è avvolto da un doppio strato di membrana sierosa, la pleura. Lo strato sulla superficie del polmone è detto pleura viscerale e si estende nelle scissure tra i lobi del polmone. Presso l’ilo, la pleura viscerale ripiega su se stessa e forma la pleura parietale, che aderisce al mediastino, alla superficie interna della gabbia toracica e alla faccia superiore del diaframma - Un prolungamento della pleura parietale, il legamento polmonare, collega la pleura al diaframma - Lo spazio tra la pleura parietale e la pleura viscerale è chiamato cavità pleurica. Le due membrane normalmente sono separate solo da uno strato sottile di liquido pleurico viscido; così la cavità pleurica è solo uno spazio potenziale, il che significa che normalmente non c’è spazio tra le membrane La pleura ed il liquido pleurico hanno tre funzioni: 1. Riduzione dell’attrito: il fluido pleurico agisce come un lubrificante che permette ai polmoni di espandersi e contrarsi con il minimo attrito 2. Creazione di un gradiente di pressione: durante l’inspirazione, la gabbia toracica si espande e tira la pleura parietale verso l’esterno. La pleura viscerale aderisce strettamente alla pleura parietale e, poiché la pleura viscerale è la superficie del polmone, il suo movimento in fuori espande il polmone. La pressione dell’aria dentro il polmone cade sotto la pressione atmosferica all’esterno del corpo, e per questo gradiente di pressione, l’aria esterna entra nel polmone 3. Compartimentazione: la pleura, il mediastino e il pericardio dividono gli organi toracici in compartimenti e prevengono la diffusione dell’infezione da un organo a quelli vicini Muscoli respiratori - I polmoni non sono in grado di ventilare se stessi. L’unico muscolo che essi possiedono è costituito dalla muscolatura liscia nelle pareti dei bronchi e dei bronchioli, che non crea il flusso d’aria ed influisce solo sulla sua velocità. La forza che fa funzionare la ventilazione polmonare proviene dai muscoli scheletrici del tronco, specialmente dal diaframma e dai muscoli intercostali - Il primo motore della ventilazione polmonare è il diaframma, la cupola muscolare che separa la cavità toracica dalla cavità addominale. Quando è rilassato, il diaframma, sporge verso l’alto, premendo contro la base dei polmoni. I polmoni sono al loro volume minimo. Quando il diaframma si contrae, si tende e si appiattisce un po’. Questo amplia la cavità toracica e i polmoni, creando un afflusso di aria. Quando il diaframma si rilassa, risale di nuovo verso l’alto, comprime i polmoni ed espelle l’aria - Molti altri muscoli aiutano il diaframma come muscoli sinergici. Primi fra questi sono i muscoli intercostali interni ed esterni che si estendono tra le costole. La loro funzione primaria è quella di irrigidire la gabbia toracica durante la respirazione e prevenire il collasso quando il diaframma scende. Tuttavia, essi contribuiscono anche all’ampliamento e alla contrazione della gabbia toracica e aumentano di circa un terzo l’aria che ventila i polmoni - Durante la respirazione tranquilla, i muscoli scaleni del collo tengono ferme la prima e la seconda costola, mentre i muscoli intercostali esterni tirano le altre costole verso l’alto - Altri muscoli del torace e dell’addome favoriscono la respirazione, soprattutto durante la respirazione forzata, vale a dire facendo respiri più profondi della norma. Essi sono considerati muscoli accessori della respirazione. L’inspirazione profonda è favorita dal muscolo erettore spinale, che inarca la schiena ed aumenta il diametro AP del torace, e da diversi altri muscoli che elevano le costole: i muscoli sternocleidomastoidei e gli scaleni del collo, il piccolo pettorale, il grande pettorale ed il dentato anteriore del torace, e la parte intercartilaginea degli intercostali interni - L’espirazione normale è un processo passivo a basso consumo di energia ottenuto grazie all’elasticità del polmoni e della gabbia toracica. L’albero bronchiale, i legamenti che uniscono le costole alla colonna vertebrale e allo sterno, e i tendini del diaframma e degli altri muscoli respiratori si ritirano quando i muscoli si rilassano - Non appena queste strutture si ritirano, la gabbia toracica diminuisce in termini di dimensioni, la pressione dell’aria nei polmoni supera la pressione atmosferica esterna e l’aria esce. L’unico sforzo muscolare coinvolto nell’espirazione normale è un’azione frenante: i muscoli si rilassano a poco a poco piuttosto che bruscamente, evitando così che i polmoni subiscano gli effetti del ritorno elastico troppo all’improvviso - Ma durante l’espirazione forzata il retto dell’addome abbassa lo sterno e le costole inferiori, mentre la parte interossea degli intercostali interni tira le costole verso il basso. Queste azioni permettono di ridurre le dimensioni del torace ed espellere l’aria più rapidamente e accuratamente del solito - Altri muscoli che contribuiscono all’espirazione forzata sono il muscolo grande dorsale della parte inferiore del dorso, i muscoli trasverso ed obliquo dell’addome ed anche alcuni muscoli del pavimento pelvico. Essi aumentano la pressione nella cavità addominale e spingono alcuni visceri verso l’alto contro il diaframma. Questo aumenta la pressione nella cavità toracica e così aiuta ad espellere l’aria Neuroanatomia respiratoria - La respirazione è controllata a due livelli encefalici. Uno di questi è cerebrale e cosciente, che ci permette di inspirare o espirare a piacimento. L’automatico e inconsapevole ciclo della respirazione è controllato da tre paia di centri respiratori nella formazione reticolare del midollo allungato e del ponte. Ognuna di queste coppie è formata da un centro di sinistra e da un centro di destra, con connessioni trasversali tra loro 1. Il gruppo respiratorio ventrale (GRV): è il generatore primario del ritmo respiratorio. È un reticolo nervoso allungato nel midollo allungato che emette segnali per un centro di integrazione nel midollo spinale 2. Il gruppo respiratorio dorsale (GRD): è una massa allungata di neuroni che si estende per gran parte della lunghezza del midollo allungato vicino al canale centrale, posteriore al GRV 3. Il gruppo respiratorio pontino (GRP): è un nucleo del ponte. Riceve input da centri cerebrali più alti ed emette impulsi al GRD ed al GRV Questi centri respiratori ricevono input da molte fonti: - Chemorecettori centrali: sono i neuroni del tronco encefalico che rispondono soprattutto alle variazioni del pH e del liquido cefalorachidiano - Chemorecettori periferici: si trovano nell’arco aortico e nei corpi carotidei e rispondono al contenuto di O2 e di CO2 ed al pH del sangue - Recettori di stiramento: si trovano nella muscolatura liscia dei bronchi e dei bronchioli e della pleura viscerale. Rispondono all’insufflazione dei polmoni e comunicano con il GRD attraverso il nervo vago - Recettori di irritanti: sono terminazioni nervose localizzate tra le cellule epiteliali delle vie aeree. Rispondono a fumo, polvere, polline, aria fredda, e muco in eccesso. Trasmettono segnali al GRD con i nervi vaghi - Centri cerebrali più alti: forniscono impulsi al GRP, GRD ed ai centri di integrazione del midollo spinale. Così il sistema limbico, l’ipotalamo e la corteccia cerebrale influenzano i centri respiratori. Questi input permettono il controllo cosciente della respirazione e che le emozioni influiscano sulla respirazione GUARDARE DA OAG 647 A 650