Apparato respiratorio umano

L'apparato respiratorio dal complesso funzionamento è fondamentale per l'esistenza dell'essere umano.

Apparato respiratorio formato dallo scheletro, dai muscoli respiratori, dai polmoni, dalle pleure e dai bronchi, lo scheletro toracico è formato dalla colonna vertebrale toracica, dalle costole, dalle cartilagini costali e dallo sterno. A livello della colonna vertebrale si articolano singolarmente le costole in numero di 12 paia che, per mezzo della loro forma arcuata e congiungendosi anteriormente con lo sterno, danno origine ad una gabbia (gabbia toracica). Questa particolare disposizione permette alle costole movimenti di tipo rotativo aumentando così la gabbia in avanti ed in alto. Lo sterno, quando le costole si muovono nella inspirazione, si sposta a sua volta in avanti ed in alto. I movimenti della gabbia toracica si distinguono in: attivi quando sono dovuti a contrazione dei muscoli respiratori; passivi quando sono dipendenti dalla elasticità toracica e polmonare.

Apparato respiratorio umano

Apparato respiratorio

I muscoli respiratori si dividono in: inspiratori (che si contraggono nell'inspirazione) ed espiratori (che entrano in attività durante l'espirazione). I muscoli inspiratori hanno il compito di sollevare le costole nell'inspirazione normale, intervenendo nell'inspirazione forzata.

Queste due mansioni sono svolte da gruppi di muscoli respiratori differenti.

Particolare importanza ha il muscolo diaframma che fa parte dei muscoli respiratori nel quale troviamo una lamina fibrosa dal quale si irradiano le fibre muscolari che vanno ad inserirsi sulla colonna vertebrale formando i pilastri diaframmatici.

Quando questi pilastri si contraggono, tirano verso il basso il centro e le cupole diaframmatiche, trascinando anche i polmoni verso il basso.

I muscoli espiratori hanno il compito di riportare la gabbia toracica nella sua posizione primitiva, comunque in condizioni normali l'espirazione è un fenomeno prevalentemente passivo.

Gli organi più caratteristici della respirazione sono i bronchi, i polmoni e le pleure che rivestono questi ultimi formando intorno ad essi una doppia sacca.

Quando l'uomo respira introduce l'aria atmosferica nel proprio organismo attraverso le cavità nasali e orali.

L'aria si incanala in un organo cilindrico denominato trachea e formato da una serie di anelli cartilaginei; questo organo ad un certo punto si biforca in due rami orientati obliquamente verso il basso e che vengono chiamati bronchi.

I bronchi hanno la stessa struttura ad anelli cartillaginei tipica della trachea, ma via via che procedono nella compagine polmonare questa componente cartilaginea si assottilia fino a scomparire completamente.

I bronchi nella zona compresa tra il punto di biforcazione della trachea e l'ilo polmonare non presentano ulteriori biforcazioni.

Entrati nel polmone formano una rete molto fitta di ramificazioni dirette verso i lombi polmonari e che si addentrano in essi facendosi via via più sottili e dividendosi ulteriormente.

Attraverso tutti questi organi (naso, bocca, trachea e bronchi) l'aria che inspiriamo viene convoigliata fino alle più fini strutture del polmone e qui hanno poi luogo gli scambi gassosi.

I polmoni consistono in due volominose formazioni anatomiche poste nella gabbia toracica e sono direttamente collegati con il mondo esterno per mezzo degli organi respiratori.

La loro forma è simile a quella di due grosse piramidi di consistenza molle e spugnosa e la loro caratteristica principale è soprattutto l'elasticità che permette loro di aspirare ed espirare l'aria.
I polmoni sono sostanzialmente uguali fra di loro, esistono tuttavia delle differenze di forma.

Infatti, mentre il polmone destro risulta suddiviso in tre lobi (superiore, medio ed inferiore) quello sinistro è suddiviso solamente in due lobi.

Sulla superficie del polmone sinistro, inoltre, si nota nella facci interna contrapposta al polmone destro, un avvallamento, dette anche impressione cardiaca e destinata ad accogliere una parte del cuore.

Sempre su questa faccia interna dei polmoni, detta anche faccia mediastinica, si nota una profonda depressione di forma ovale, chiamata ilo polmonare, che rappresenta la via attraverso cui penetrano nei polmoni le formazioni vascolari e quelle bronchiali.

Ovviamente attraverso la stessa via escono dal polmone le componenti vascolari e nervose che provengono dal polmone.

Entrano dunque attraverso l'ilo polmonare, le arterie polmonari che portano al polmone il sangue da depurare dalle scorie e dalle stessa apertura escono le vene polmonari che trasportano sangue ricco di ossigeno.

Il polmone è costituito essenzialmente da un caratteristico tessuto che assolve le specifiche funzioni degli scambi gassosi, cioè cedere al sangue l'ossigeno atmosferico che previene al polmone durante gli atti inspiratori ed espellere l'anidride carbonica sempre trasportata dal sangue che gli perviene da tutto l'organismo.

Il parenchima polmonare per assolvere questa funzione risulta costituito dalla fitta rete delle arborizzazioni bronchiali, che si fanno via via più piccole a mano a mano che si affondano nel polmone.

Procedendone dai bronchi extra-polmonari, cioè quelli che si trovano fuori dal polmone, si notano delle successive biforcazioni dei bronchi stessi che si riassumono in: bronchi intrapolmonari, che conservano ancora il carattere di tubi trasportatori di aria; i bronchi penetrati nel polmone lo percorrono portandosi verso il basso, assottigliandosi gradualmente e ramificandosi sempre più fino ad arrivare a delle sottilissime ramificazioni dette bronchi terminali.

Questi bronchi terminali a loro volta si dividono in bronchioli respiratori e bronchioli alveolari.

Lungo le pareti dei bronchi alveolari si aprono delle formazioni (cellette di tessuto) dette anche alveoli.

I due bronchioli alveolari e la loro formazioni alveolari costituiscono l'unità respiratoria della lobulo polmonarel.

Ciascuno dei bronchioli nel lobulo si divide da due a nove volte in condottini alveolari, questi a loro volta si dilatano a forma di sacco (sacculo alveolare).

I polmoni sono completamente rivestimenti da un doppio foglietto sieroso che racchiude il polmone e che ne facilita i movimenti di scorrimento lungo la gabbia toracica.

Questi foglietti prendono il nome di pleure e risultano separati tra di loro da uno spazio infinitamente sottile. In condizioni di riposo il numero degli atti respiratori è di 16 al minuto, la loro frequenza e la loro ampiezza però è molto variabile.

L'organismo umano infatti abbisogna di 240-360 litri di ossigeno all'ora e nello stesso periodo di tempo elimina 521 litri di anidride carbonica.

Con ogni atto respiratorio vengono introdotti nei polmoni circa 500 centimetri cubi di aria.

Noi compiamo tutti qeusti atti respiratori senza alcuna fatica e questa respirazione viene perciò chiamata eupnea.

Quando invece gli atti respiratori diventano per varie ragioni anormali, difficili, parliamo di dispnea.

L'inspiraziono avviene per contrazione dei muscoli respiratori, aumenta il volume della gabbia toracica e questo aumento può dipendere da variazioni in senso craniocaudale del volume toracico oppure da variazioni del diamentro toracico trasversale.

Nel primo caso, in cui esistono movimenti addominali si parla di respiraziione addominale e questa è una tipica caratteristica della respirazione dell'uomo.

Nel secondo caso l'aumento del volume toracico dipende dal sollevarsi delle coste e si parla quindi di respirazione toracica che è caratteristica della donna. Il diaframma però in ambedue i casi le respirazioni si comporta come precedentemente descritto.

Durante l'inspirazione grazie alla sua elasticità il polmone si dilata perché in esso penetra l'aria, appunto per queste sue proprietà elastiche, tenderebbe a tornare alla posizione di partenza; a ciò si oppongono i due foglietti pleurici che delimitano una cavità rigorosamente chiusa.

Il foglietto parietale si dilata insieme alla gabbia toracica ed in quella dilatazione trascina con sè il foglietto viscerale a cui aderisce il polmone; tra i due foglietti si instaura quindi una pressione negativa, chiamata anche vuoto pleurico, che serve a fissare il polmone in posizione inspiratoria.

Durante la seconda fase cioè l'espirazione la pressione intrapleurica si mantiene sempre negativa, pur essendo questa negatività inferiore a quella che si riscontra nella fase inspiratoria è pur sempre necessaria in quanto serve a mantenere la forma della cupola diaframmatica ed a favorire l'entrata del sangue nella grandi vene del torace.

Nei movimenti respiratori esiste quindi una fase attiva, quella inspiratoria ed una fase passiva, quella espiratoria.

Ad ogni atto respiratoriio l'individuo normale richiama nei polmoni circa 500 metri cubi di aria, di questi però solo una parte (circa 360 metri cubi) arriva agli alveoli, il resto rimane nello spazio morto respiratorio costituito dai bronchi, tranchea, laringe, faringe e cavità nasale.

Il polmone però data la sua elasticità può contenere molta più aria di quella indicata, si parla infatti di aria supplementare per indicare quel volume di aria che si introduce nei polmoni con un'inspirazione forzata e di aria complementare per indicare il volume di aria che può essere espulso con una espirazione forzata.

Esiste infine un volume residuo che non può essere espulso neppure un'espirazione forzata.

La capacità vitale di grandissima importanza indica lo stato funzionale dei polmoni il cui valore è dato dalla somma dell'aria supplementare e complementare.

Nell'individuo normale il valore della capacità vitale è di circa 3/4 di litro e diminuisce ogni qualvolta diminuisce l'elasticità del torace o dei polmoni; aumente invece in tutti quei casi in cui si rende necessario un maggior apporto di ossigeno, come ad esempio nell'allenamento.

I 360 metri cubi di aria introdotti nei polmoni ad ogni atto respiratorio si mescolano con i 1300 metri cubi di aria complementare residua per cui ad ogni atto respiratorio 1/10 oppure 1/8 dell'aria contenuta nei polmoni si rinnova.

Questo rinnovamento è condizionato dalla profondità del respiro.

Tutto questo insieme di fatti viene definito respirazione esterna per differenziarla dai quei processi che determinano il passaggio dell'aria respirata dai polmoni a cedere l'ossigeno in essa presente al sangue che lo trasporta poi a sua volta a tutti i tessuti dell'organismo.

Questo scambio particolare che avviene tra cellule dell'apparato respiratorio e sangue viene definito processo degli scambi gassosi.

Il passaggio dell'ossigeno dai tessuti polmonari nel sangue dei vasi capillari polmonari è regolato dalla tensione parziale dei gas presenti nel sangue e cioè ossigeno ed anidride carbonica.

Le cellule alveolari ed i capillari sono separati tra loro solo dal sottile strato endoteliale della parete alveolare; pertanto affinchè i gas presenti possano passare dall'una all'altro debbono superare una barriera molto sottile ma molto estesa.

Gli scambi gassosi a livello alveolo-capillare si riducono ad una semplice operazione di diffusione, l'ossigeno cioè diffonde dall'alveolo verso il capillare mentre l'anidride carbonica dal capillare verso l'alveolo polmonare.

Quando condizioni particolari richiedono un aumento dell'apporto di ossigeno ai tessuti, gli scambi gassosi a livello del sistema alveoli-capillari si intensificano; questo probabilmente per una variazione del letto circolatorio, cioè della superficie complessiva dei capillari polmonari.

Allora avverrà che dagli alveoli al sangue passerà una maggior quantità di ossigeno mentre le scorie metaboliche verranno immesse in misura corrispondente negli alveoli e di qui trasportate all'esterno.

La respirazione dunque non si esaurisce con gli scambi gassosi sopra descritti ma si completa con quella serie di processi che vanno sotto il nome di respirazioine interna, rappresentata dal passaggio dell'ossigeno dal sangue alle cellule dei vari tessuti.

Tutte le cellule dei tessuti sono avide di ossigeno che è loro indispensabile per assolvere a tutte le funzioni che vanno sotto il nome di metabolismo e correlate con i processi enzimatici.

In pratica, tutta l'attività che si svolge nel corso della vita cellulare si può sintetizzare in termini di assunzione di ossigeno e prosuzione di anidride carbonica, senza che nessuno di questi due elementi rappresenti unità fine a se stesse nella compagine della respiraziione cellulare.

Le strutture nervose regolano il ritmo del respiro e meritano un cenno particolare.

Esse sono rappresentante essenzialmente da tre centri specializzati: inspiratori, espiratori e pneumatassici.

Dal tali centri vengono originati continui impulsi che regolano la funzione degli atti inspiratori ed espiratori e quindi del ritmo respiratorio, essi sono in parte sottoposti all'azione che esercita la concentrazione di anidride carbonica presente nel sangue sugli stessi.

A differenza delle altre funzioni vegetative, l'attività respiratoria può essere controllata dalla volontà.

Con il termine eupnea definiamo la respirazione normale, mentre con il termine dispnea definiamo quel tipo di respirazione difficoltosa in cui debbono intervenire i muscoli accessori.

Le cause che possono provocare dispnea sono molte ed una tra queste può essere rappresentata dall'insufficiente ossigenazione del sangue, oppure da lesioni dei centri respiratori o acnora da stati di eccitazione nervosa...

Con il termine apnea invece si definisce l'assenza di respirazione, o per meglio dire, l'arresto temporaneo del respiro e può essere un fenomeno volontario.

Quando un soggetto è sottoposto a ventilazione polmonare forzata, si verifica una diminuzione della concentrazione ematica di anidrida carbonica per cui viene a mancare lo stimolo adeguato ad eccitare il centro respiratorio; il respiro riprende dopo parecchi minuti, quando l'anidride carbonica si è nuovamente accumulata.

Questo particolare tipo di apnea si definisce apnea acapaia ed è un tipico esempio quella dei sommozzatori.

Con il termine di anossia invece si definisce un particolare tipo di anomalia caratterizzata da scarsa ossigenazione delle cellule; ben nota è quella che sotto il nome di "mal di montagna".

Questa anossia è determinata dalla diminuzione della pressione parziale dell'ossigeno nell'aria che respiriamo e che riduce la percentuale di emoglobina saturata da questo gas.

I sintomi sono poi aggravati dall'attività muscolare che aumenta la richiesta di ossigeno da parte dell'organismo.

Con il termine cianosi invece viene definita una manifestazione conclusiva di un'alterazione delle attività respiratorie; il sangue cioè che circola al di sotto della cute e delle mucose contiene stabilmente una certa proporzione di emoglobina non ossigenata.

Nella sua produzione intervengono quindi diversi fattori tra cui la concentrazione dei emoglobina tolta nel sangue, la scarsa saturazione con ossigeno del sangue arterioso proviente dai polmoni, la mescolanza del sangue arterioso con quello venoso.

Ci sono inoltre alcuni atti fisiologici che hanno una correlazione organica o funzionale con il respiro, tanto da essere definiti come atti respiratori modificati.

Il respiro consiste in un respirazione prolungata e profonda, accompagnata a volte da spasmo delle corde vocali per il passaggio dell'aria attraverso la laringe, l'espirazione che segue in genere è prolungata.

Lo sbadiglio consiste in una lenta, prolungata e profonda inspirazione, con apertura della cavità boccale seguita da uespirazione lenta e graduale.

Questo si può definire un atto riflesso e di origine psichica, può inoltre essere associata ad uno stato di pesantezza epigastrica e retrosternale.

Il singhiozzo consiste in una brusca contrazione del diaframma...

Lo starnuto consiste in una violenta aspirazione che succeda ad una profonda inspirazione.

In genere lo starnuto è conseguente ad uno stato irritativo delle prime vie aeree che operano un riflesso respiratorio mediante il nervo trigemino che raccoglio la sensibilità delle prime vie aeree.

La tosse è molto simile allo starnuto con la differenza che la colonna d'aria non fuoriesca attraverso il naso ma attraverso la bocca.

Si tratta sempre di una inspirazione rapida, violenta e sonora che solitamente da una inspirazione profonda.

Tante informazioni dedicate all'apparato respiratorio...

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