Technische Universität München

The Entrepreneurial University

 
La funzione principale dell'apparato respiratorio è assicurare lo scambio di gas tra l'ambiente esterno e l'intero organismo. Ciò avviene attraverso i processi che nei polmoni sono responsabili dell'assorbimento di ossigeno (O2) e dell'espulsione di anidride carbonica (CO2). L'apparato respiratorio svolge anche un ruolo importante nella regolazione dell'equilibrio acido-basico durante lo sforzo fisico e l'acidosi metabolica.

L'apparato respiratorio è composto dai polmoni, dalle vie respiratorie, che collegano i polmoni con l'esterno, e da una pompa (parete del torace e muscoli respiratori) che effettua la ventilazione dei polmoni. I polmoni sono due organi uguali situati all'interno della cavità toracica. Il polmone destro e quello sinistro sono separati dal cuore e da altre strutture mediastiniche. Il polmone destro è suddiviso in tre lobi ed il sinistro in due lobi. Ciascun polmone è racchiuso da una membrana sierosa protettiva e a doppio strato, chiamata pleura.

L'apparato respiratorio comprende due zone funzionali:
  1. La zona di conduzione,
    per il trasporto dell'aria da e verso l'esterno. Passando attraverso la zona di conduzione, l'aria inalata viene filtrata, inumidita e riscaldata.
  2. La zona respiratoria,
    cioè la regione dei polmoni, in cui si verifica lo scambio di gas. Questa zona comprende i bronchioli respiratori (che contengono piccoli grappoli di alveoli), i dotti alveolari e gli alveoli. La zona respiratoria contiene anche l'area di transizione.
L'aria dell'ambiente viene inspirata e scambiata con quella già presente nei polmoni attraverso il processo di ventilazione polmonare. La funzione principale della ventilazione polmonare è mantenere una concentrazione costante (pressione parziale) di O2 e CO2 nell'aria alveolare. In condizioni di riposo, un essere umano normale respira 12-15 volte al minuto. Per ogni respiro vengono inspirati ed espirati cinquecento millilitri di aria oppure 6-8 L·min-1. Dopo essere passata attraverso la cavità orale o quella nasale, e quindi la faringe, la laringe e la trachea, l'aria inspirata scende lungo i bronchi principali destro e sinistro, che sono i due maggiori condotti  d'aria dei polmoni. I due bronchi principali si ramificano quindi in numerosi bronchi e bronchioli più piccoli, trasportando l'aria negli alveoli, che sono i componenti funzionali di base dei polmoni.

Lo scambio di gas si verifica negli alveoli, che sono circondati dai capillari polmonari. Lo scambio di O2 e CO2 tra l'aria alveolare e il sangue dei capillari polmonari avviene per semplice diffusione. Le molecole di gas si diffondono dagli alveoli al sangue o viceversa, attraverso la sottile membrana alveolocapillare, formata dall'epitelio polmonare, l'endotelio capillare e le relative membrane basali. La superficie totale della membrana alveolocapillare di entrambi i polmoni è di circa 70 m2.

La velocità di diffusione dipende dalla differenza della pressione parziale del gas nella membrana alveolocapillare e nella sua regione. Poiché la pressione parziale di O2 negli alveoli è maggiore di quella del sangue venoso che entra nei capillari polmonari, l'O2 si sposta dai polmoni al sangue. Inoltre, poiché la pressione parziale di CO2 nel sangue è maggiore di quella degli alveoli, la CO2 si sposta dal sangue ai polmoni e viene espirata. Perciò, il sangue deossigenato (venoso) che viene riversato dal ventricolo destro del cuore nel circuito vascolare dei polmoni, percorre l'arteria polmonare fino al letto capillare polmonare, dove viene ossigenato, e ritorna al cuore giungendo all'atrio sinistro attraverso le vene polmonari. In stato di riposo l'organismo introduce ogni minuto 250 mL di ossigeno ed espelle 200 mL di anidride carbonica.
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