11. Fisiologia dell’apparato respiratorio – ISIPEDIA

L’apparecchiatura respiratoria è composta dal naso, la faringe (gola), la laringe (scatola di risonanza o organo della voce), la trachea, il Bronchi e polmoni (vedi figura).

Ventilazione polmonare

La respirazione è un processo fisiologico complesso in cui partecipare diversi sistemi organici e la cui funzione principale è ottenere l’ossigeno necessario per il metabolismo cellulare e l’espulsione del biossido di carbonio (anidride carbonica) prodotta da esso.

Ventilazione / perfusione polmonare consiste nello scambio di gas respiratorie tra aria atmosferica e il mezzo interno (plasma).

Tre sottoprocessioni:

1. scambio di gas tra alveoli e capillari polmonari (scambio di gas polmonare). Respirazione polmonare / esterna.
2. Il trasporto di gas respiratorie tra capillari polmonari e capillari sistemici.
3. lo scambio di gas tra il citoplasma interno medio e cellulare (scambio di gas sistemico). Tessuto / respirazione interna.

Pertanto, il processo di scambio gassoso nel corpo (respirazione) ha tre passaggi fondamentali:

1. ventilazione o respirazione polmonare è ispirazione (flusso verso l’interno) e la scadenza (flusso) aria, che produce lo scambio d’aria tra l’atmosfera e i polmoni alveoli.
2. respirazione esterna o polmonare o polmonare è lo scambio di gas tra il sangue che circola per i capillari sistemici e che circola dal polmonare Capillari, attraverso la membrana respiratoria. Durante questo processo, il sangue capillare polmonare ottiene O2 e perde la CO2. Diffusione di O2 e CO2 tra alveoli e sangue.
3. respirazione interna o tissutale. È lo scambio di gas tra sangue in capillari sistemici e cellule del tessuto. In questo processo, il sangue perde O2 e acquisisce CO2. All’interno delle cellule, le reazioni metaboliche che consumano O2 e il rilascio di CO2 durante la produzione di ATP costituiscono una respirazione cellulare. O2 e il trasporto di CO2 alle cellule e viceversa.

pressione Modifiche durante la ventilazione polmonare

L’aria entra nei polmoni quando la pressione dell’aria che è all’interno è inferiore alla pressione atmosferica. L’aria lascia i polmoni quando la pressione all’interno di loro è maggiore della pressione atmosferica.

La figura seguente mostra le modifiche alle pressioni parziali di ossigeno e anidride carbonica (in mm HG) durante la respirazione esterna e interna.

Gas si diffonde da aree con maggiore pressione parziale verso aree con pressione meno parziale.

ispirazione

Il reddito dell’aria nei polmoni è chiamato ispirazione (inalazione). L’ispirazione introduce aria nei polmoni. Poco prima di ogni ispirazione la pressione dell’aria all’interno del polmone è uguale alla pressione atmosferica (HG 760 mm o 1 atm). Affinché l’aria entri nel polmone, la pressione in loro deve essere inferiore all’atmosfera. Questa condizione è raggiunta attraverso l’aumento della dimensione dei polmoni.

La pressione di un gas in un compartimento chiuso è inversamente proporzionale al volume del contenitore che contiene, il che significa che se la dimensione di Il contenitore aumenta, la pressione del gas diminuisce e se il contenitore diminuisce la pressione aumenta. Questa relazione inversa tra volume e pressione è chiamata la legge di boyle e può essere vista nella figura seguente.

La legge di boyle:

• Le variazioni di pressione intrapolmonare si verificano come risultato dei cambiamenti in Volume polmonare.
• La pressione di un importo del gas è inversamente proporzionale al suo volume (P = 1 / V).

Quali conseguenze avranno nel processo respiratorio? Pollici) , che genera una differenza di pressione tra 1 e 3 mm HG e un’ispirazione di circa 500 ml di aria.

Durante la ventilazione forzata, il diaframma può essere discendente fino a 10 cm (4 pollici), che produce a Differenza di pressione di 100 mm Hg e l’ispirazione di un volume d’aria di 2-3 litri. La contrazione del diaframma è responsabile per circa il 75% dell’aria che entra nei polmoni durante la normale respirazione.

Pensiamo … C’è qualche situazione che può causare il diaframma di non discendere completamente? La gravidanza avanzata, l’obesità morbosa o gli indumenti stretti nell’area dell’addome possono impedire la piena discesa del diaframma.

I muscoli inspiratorie, secondi in ordine di importanza, sono intercostali esterni. Quando questi muscoli contraggono, sollevano le costole. Di conseguenza, i diametri anteroposterni e laterali dell’aumento della cavità toracica. La contrazione di intercostali esterni è responsabile per circa il 25% dell’aria che entra nei polmoni durante la normale ventilazione.

Durante la normale ispirazione, la pressione tra i due strati della Pleura, chiamata pressione intrapleturale (intrataracica), È sempre subatmosferico. Prima dell’ispirazione, questa pressione è di circa 4 mm HG meno della pressione atmosferica, cioè, vicino a 756 mm HG, con una pressione atmosferica di 760 mm hg. Quando il diaframma e i muscoli intercostali esterni sono contraenti e la dimensione totale della cavità toracica aumenta, aumenta anche il volume della cavità pleurica, che causa anche la pressione intrapleturale di discesa fino a circa 754 mm hg.

di Aumentare il volume dei polmoni, la pressione all’interno, chiamata pressione alveolare (intrapolmonare), scende da 760 a 758 mm Hg. In questo modo è stata stabilita una differenza di pressione tra l’atmosfera e gli alveoli. Poiché l’aria scorre sempre da una regione con maggiore pressione all’altra con meno pressione, si verifica l’ispirazione.

L’immagine seguente mostra le variazioni di pressione durante la ventilazione polmonare. Durante l’ispirazione, i contratti del diaframma, il torace si espande, i polmoni si spostano e la pressione alveolare diminuisce. Durante la scadenza, il diaframma si rilassa, i polmoni tornano in una direzione interna alla sua forma originale e alla pressione alveolare aumenta, che guida l’aria fuori dai polmoni.

L’aria entra nei polmoni quando la pressione alveolare è Meno dell’atmosferico e li lascia quando la pressione alveolare è maggiore dell’atmosferico.

Espulsione

L’espulsione dell’aria (scadenza) dipende anche dal gradiente di pressione, ma in questo caso la pressione nei polmoni è maggiore della pressione atmosferica. A differenza dell’ispirazione, la scadenza è un processo passivo perché non comporta alcuna contrazione muscolare, ma è il risultato del rinculo elastico (retrazione elastica) del muro del torace e dei polmoni, che hanno una tendenza naturale a recuperare la sua forma originale (ritratta) Dopo l’espansione.

Due forze dirette verso l’interno contribuiscono al ritiro elastico:

forze che contribuiscono alla retrazione:

1. il rinculo di fibre elastiche che sono stati allungati durante l’ispirazione e
2. la trazione verso l’interno generata dalla tensione superficiale, che è il risultato della presenza dello strato liquido alveolare.

La scadenza inizia quando I muscoli inspiratori si rilassano. Quando il diaframma si rilassa, la sua cupola equivale alla sua elasticità. Quando i muscoli intercostali esterni si rilassano, le costolescente scendono. Questi movimenti riducono i diametri della cavità toracica, che riducono il volume polmonare e i flussi d’aria.

altri fattori che influenzano la ventilazione

Le differenze nella pressione dell’aria promuovono il loro movimento durante l’ispirazione e la scadenza. Tuttavia, altri tre fattori influenzano la velocità del flusso d’aria e la struttura di ventilazione:

1. la tensione superficiale del liquido alveolare
2. la distensione dei polmoni e
3. la resistenza delle vie aeree.

tensione superficiale del liquido alveolare

La tensione superficiale sorge a tutte le interfacce dell’acqua dell’aria perché le molecole polari dell’acqua sono attratte da maggiore intensità l’una dell’altra, che con le molecole di gas nell’aria. Quando un liquido circonda una sfera d’aria, come in un alveolo o una bolla di sapone, la tensione superficiale produce una forza diretta verso l’interno. Le bolle di sapone “sfruttano” perché crollano verso l’interno a causa della tensione superficiale. Nei polmoni, la tensione superficiale fa sì che gli alveoli adottino il diametro inferiore possibile. Durante la respirazione, la tensione superficiale dovrebbe essere superata per espandere i polmoni durante ogni ispirazione. La tensione superficiale è anche responsabile dei due terzi della retrazione elastica del polmone, che riduce le dimensioni degli alveoli durante la scadenza. In altre parole, le forze che agiscono per resistere alla distensione includono resistenza elastica e tensione superficiale esercitata dal tensioattivo polmonare. Durante l’ispirazione la tensione superficiale dell’alveolo dovrebbe essere superata per espandere i polmoni.

Il tensioattivo (tensioattivo) (una miscela di fosfolipidi e lipoproteine) presente nel liquido alveolare riduce la sua tensione superficiale.

Pensiamo … Quali conseguenze avrete per a Prematura neonata La mancanza di tensioattivo polmonare? La carenza di tensioattivo nei neonati prematuri produce la sindrome di angoscia respiratoria (SDR), che è caratterizzata da un significativo aumento della tensione superficiale del liquido alveolare, responsabile del crollo di molti alveoli alla fine di ogni scadenza. Quindi hai bisogno di un grande sforzo nella prossima ispirazione per riaprire gli alveoli crollati.

Distribuzione polmonare

La distensione è lo sforzo necessario per rilassare i polmoni e il muro del torace.

alta distensione significa che i polmoni e il muro toracico si espandono con facilità, mentre una bassa distensione significa che resistono all’espansione.

Nei polmoni, la distensione è correlata a due fattori principali: l’elasticità e la tensione superficiale.

In condizioni normali, i polmoni hanno un alto Distensibilità ed espandere facilmente perché le fibre elastiche del tessuto polmonare sono tese in modo normale, e il tensioattivo del liquido alveolare riduce la tensione superficiale.

Pensiamo … Quali conseguenze avresti ridotto Distensione? La diminuzione della distensione è una caratteristica condivisa da diversi disturbi polmonari che:

• producono cicatrici nel tessuto polmonare (ad es. Tubercolosi),
• rendono il tessuto polmonare con Liquido (ad es. Edema polmonare)
• Produrre una carenza di tensioattivo,
• impedisce l’espansione dei polmoni in qualche modo (ad esempio la paralisi dei muscoli intercostali).

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Resistenza alle Airways

La portata attraverso le vie aeree dipende dalla pressione e dalla differenza di resistenza.

Il flusso d’aria è uguale alla differenza di pressione tra gli alveoli e l’atmosfera , diviso per la resistenza.

Le più grandi vie aeree esercitano meno resistenza.

Pensiamo .. Pensiamo .. Pensiamo .. In quali situazioni possiamo incontrare un aumento di resistenza? Qualsiasi stato che si restringe o ostruisce le vie aeree aumenta la resistenza, in modo che sia necessaria più pressione per mantenere lo stesso flusso d’aria. La caratteristica più importante dell’asma o della malattia polmonare ostruttiva cronica (BPCO, che include enfisema e bronchite cronica) è l’aumento della resistenza alle vie aeree, a causa del suo ostacolo o del collasso.

ispirazione:

• contrazione muscolare
• Aumenta il volume box toracico
• Pressione negativa pleurica
• Pressione negativa alveolare
• Gradiente di pressione alveolo ambientale
• flusso d’aria inspiratorio
• correzione del gradiente

Expirazione:

• Rilassamento muscolare
• Volume di riduzione Box toracico
• Pressione attuale postiva
• Pressione positiva alveolare
• Gradiente di pressione di alveolo ambientale
• flusso d’aria espiratorio
• correzione del gradiente

volumi e capacità polmonare

a riposo, a L’adulto sano si esibisce in media 12 respiri al minuto (rpm), e con ogni ispiro L’azione e la scadenza mobilitano circa 500 ml di aria verso l’interno e all’esterno dei polmoni. La quantità di aria che entra e uscite in ciascun movimento respiratorio è chiamato volume corrente (VC). Ventilazione minuto (VM), che è il volume totale di aria ispirata ed espirata al minuto, è calcolato mediante moltiplicazione della frequenza respiratoria tramite volume corrente (500 ml):

VM = 12 rpm x 500 ml / respirazione = 6 litri / min

L’apparecchio solitamente utilizzato per misurare il volume di aria scambiata durante la respirazione e il tasso respiratorio è lo spirometro o respiratorio. Il record è chiamato spiogramma. L’ispirazione è registrata come deflessione positiva e scadenza, come deflessione negativa (vedere sotto la figura).

VC varia da una persona all’altra e nella stessa persona, in diverse occasioni. In un adulto normale, il 70% del volume corrente (350 ml) raggiunge efficacemente l’area respiratoria del sistema respiratorio, cioè, i respiratory bronchioli, i condotti alveolari, i sacchi alveolari e gli alveoli e partecipano all’esterno respirazione. L’altro 30% (150 ml) rimane nella conduzione Airways del naso, la faringe, la laringe, la trachea, i bronchi, i bronchioli e il terminal bronchioli.Complessivamente, le vie aeree con conduzione aerea che non partecipano a scambi respiratorie costituiscono lo spazio anatomico mortale (respiratorio). La frequenza di ventilazione alveolare è il volume dell’aria al minuto che viene, in realtà, nell’area respiratoria:

350 ml / respirazione x 12 rpm = 4200 ml / min

altri volumi Pulmonitre sono definiti in relazione alla ventilazione forzata. In generale, questi volumi sono maggiori negli uomini, in individui superiori e nei giovani adulti; E minori nelle donne, in individui bassi e negli anziani.

Dopo aver ispirato un’ispirazione molto profonda, è possibile ispirare molto più di 500 ml. Questa aria di ispirazione aggiuntiva, chiamata Volume di riserva inspiratoria (VRI), è di circa 3100 ml in un adulto medio e un uomo da 1900 ml nella donna media degli adulti.

Se si è normalmente ispirato e quindi guidare con la massima intensità possibile , una quantità maggiore di aria può essere rimossa di 500 ml del VC. Volume aggiuntivo (1200 ml in man e 700 ml nelle donne) è chiamato volume di riserva espiratoria (VRE).

Anche dopo aver esaltato il volume della riserva di espiratorio, c’è ancora una notevole quantità di aria nei polmoni, poiché La pressione intrapleturale subatmosferica mantiene un po ‘insufflata gli alveoli, e una piccola quantità di aria rimane nelle vie aeree non compresse. Questo volume è il volume residuo (VR) e approssima 1200 ml negli uomini e 1100 ml nelle donne.

In sintesi, i volumi polmonari costituiscono il volume massimo di espansione dei polmoni. Possiamo conservare fino a 6 litri di aria nei polmoni:

• volume di ventilazione polmonare o volume corrente (500 ml). Volume d’aria ispirato o espirato con ogni respirazione normale.
• Volume di riserva inspiratorio (3000 ml). Volume extra di aria che può essere ispirato al volume corrente.
• Volume di prenotazione espiratoria (1100 ml). Aria che può essere espirata in scadenza forzata dopo la normale ispirazione dopo un’ispirazione forzata. Un volume maggiore di aria aggiuntiva che può essere forzatamente espirata.
• Volume residuo (1200 ml). Volume dell’aria rimanente nei polmoni dopo la scadenza forzata. Aria che non può essere rimossa dai polmoni.
• Volume respiratorio al minuto. Quantità totale di nuova aria che entra nei polmoni al minuto (VP * FR). Esempio: 500 ml * 12 = 6 litri / minuto.

Le capacità polmonare sono combinazioni di volumi polmonari specifici. La capacità di ispirazione è la somma di VC e VRI (500 ml + 3100 ml = 3600 ml, in uomini e 500 ml + 1900 ml = 2400 ml, nelle donne). La capacità residua funzionale è la somma di VR e VRE (1200 ml + 1200 ml = 2400 ml, negli uomini e 1100 ml + 700 ml = 1800 ml, nelle donne). La capacità vitale è la sostituzione del volume di riserva di espiratorio (4800 ml, negli uomini e 3100 ml nelle donne). Infine, la capacità del polmone totale è la somma della capacità vitale e del volume residuo (4800 ml + 1200 ml = 6000 ml, negli uomini e 3100 ml + 1100 ml = 4200 ml, nelle donne).

In sintesi, capacità polmonari sono composti da due o più volumi insieme:

• capacità inspiratoria (3500 ml). VP + Volume di riserva inspiratorio. Quantità di aria che una persona può respirare a partire dal normale livello di scadenza e rilassando i polmoni alla massima capacità.
• Capacità funzionale residua (2300 ml). Quantità di aria che rimane nei polmoni alla fine di una normale scadenza. È equivalente al volume di prenotazione espiratoria + il volume residuo.
• Capacità vitale (4600 ml). La quantità massima di aria che una persona può eliminare dai suoi polmoni dopo averli riempiti al massimo più pieno, girando il più possibile. Può essere modificato da varie patologie (polio, asma, ICI, …). È equivalente al volume della riserva inspiratoria più il volume della ventilazione polmonare più il volume della prenotazione espiratoria.
• Capacità polmonare totale (5800 ml). Volume massimo a cui i polmoni possono essere ampliati con il più grande sforzo inspiratorio possibile. È equivalente alla capacità vitale più il volume residuo.

La somma dei volumi polmonari è la quantità totale di aria che il polmone può ospitare.

Il seguente grafico mostra la spiramma dei volumi e le capacità polmonari. I valori medi per adulti sani di entrambi i sessi sono indicati, con i valori per la donna tra parentesi. Va notato che la spiramma viene letto dalla destra (inizio del record) a sinistra (fine del record).

Le capacità polmonari sono combinazioni di vari poloniti.

Un uomo con un volume corrente di 550 ml respira con una frequenza di 14 resp / min. Cos’è la ventilazione al minuto? VM = vc x fr = 550 x 14 = 7700 ml al minuto.

Exchange di ossigeno e anidride carbonica

Lo scambio di ossigeno e anidride carbonica tra l’aria alveolare e il sangue polmonare è prodotto Con diffusione passiva, che dipende dal comportamento dei gas, descritto in due leggi: la legge di Dalton e la legge di Henry. La legge di Dalton è importante capire come i gas si muovono, in base alle loro differenze di pressione di diffusione, e la legge di Henry aiuta a spiegare la relazione tra la solubilità di un gas e diffusione.

Leggi del gas: legge Dalton e Henry Law

Secondo la legge di Dalton, ogni gas in una miscela di gas esercita la propria pressione come se fosse l’unico.

La pressione di un gas specifico in una miscela è chiamata pressione parziale (PX ); Il pedice è la formula chimica del gas. La pressione totale della miscela viene calcolata semplicemente aggiungendo tutte le pressioni parziali. L’aria atmosferica è una miscela di gas, azoto, ossigeno, argon, anidride carbonica, quantità variabili di vapore acqueo e altri gas presenti in piccole quantità. La pressione atmosferica è la somma delle pressioni di tutti quei gas:

pressione atmosferica (760 mm hg) = PN2 + PO2 + PH2O + PAR + PCO2 + Gas

La pressione parziale esercitata da ciascun componente della miscela può essere determinata attraverso la moltiplicazione della percentuale del gas nella miscela dalla pressione totale. L’aria atmosferica contiene il 78,6% di azoto, il 20,9% di ossigeno, 0,93% di argon, 0,04% di anidride carbonica e 0,06% di altri gas. La quantità di acqua ha una media dello 0,4% su una giornata fresca e asciutta. Di conseguenza, le pressioni parziali dei gas d’aria ispirate sono le seguenti:

Pn2 = 0,786 x 760 mm HG = 0,786 x 760 mm HG = 597,4 mm HG

PO2 = 0,209 x 760 mm HG = 0,209 x 760 mm HG = 158,8 mm HG

paia = 0,0009 x 760 mm HG = 0,7 mm HG

PH2O = 0,003 x 760 mm HG = 2,3 mm HG

PCO2 = 0,0004 x 760 mm HG = 0,3 mm HG

PONOTOS GAS = 0,0006 x 760 mm HG = 0,5 mm HG

Perché l’aria alveolare ha meno O2 e più CO2 ? In confronto con l’aria espirata, l’aria alveolare ha meno O2 (13,6 contro 20,9%) e più CO2 (5,2 vs 0,04%) per due motivi. Innanzitutto, lo scambio gassoso negli alveoli aumenta il contenuto di CO2 e diminuisce il contenuto O2 dell’aria alveolare. In secondo luogo, quando l’aria è ispirata, umidifica quando si passa attraverso la copertura della mucosa bagnata. Come aumenta il contenuto del vapore acqueo nell’aria, la percentuale relativa di O2 diminuisce. Invece, l’aria espirata contiene più O2 rispetto all’aria alveolare (16 vs 13,6%) e meno CO2 (4,5 contro il 5,2%) perché parte dell’aria espirata era nello spazio morto anatomico e non ha partecipato allo scambio gassoso. L’aria espirata è una miscela di aria alveolare e un’aria ispirata nello spazio morto anatomico.

La legge di Henry stabilisce che la quantità di gas da dissolversi in un liquido è proporzionale al gas parziale della pressione e sulla sua solubilità. Nei liquidi corporei, la capacità di un gas da mantenere in soluzione è maggiore, quando la sua pressione parziale è più alta e quando ha un’elevata solubilità in acqua. Maggiore è la pressione parziale di un gas su un liquido e maggiore è la sua solubilità, la più percentuale del gas rimane in soluzione. In confronto con l’ossigeno, una percentuale molto maggiore di CO2 si dissolve in plasma perché la sua solubilità è 24 volte maggiore di quella di O2.

Coefficienti di solubilità:

• O2: 0,024
• CO2: 0,57 (24 volte più solubile dell’ossigeno)

cosa L’azoto narcosi o “attrazione attraverso profondità”? Sebbene l’aria ambientale contiene circa il 79% di azoto, questo gas non soddisfa le funzioni nel corpo e una percentuale molto scarsa è sciolta nel plasma perché la sua solubilità sul livello del mare è bassa. Poiché la pressione dell’aria totale aumenta, le pressioni parziali di tutti i gas che compongono aumentano. Quando un subacqueo respira aria ad alta pressione, l’azoto nella miscela può esercitare gravi effetti negativi. Poiché la pressione parziale dell’azoto in una miscela di aria compressa è superiore a quella dell’aria a pressione del livello del mare, una notevole quantità di azoto viene sciolta nel plasma e nel fluido interstiziale. Eccessivi quantità di azoto disciolto possono causare vertigini e altri sintomi simili a quelli dell’avvelenamento alcolico.Questo stato è chiamato narcosi azoto o “estasi di profondità”?

Qual è l’ossigenazione iperbarica? Consiste nell’uso della pressione per aumentare la proporzione di O2 disciolta nel sangue. È una tecnica efficace per il trattamento dei pazienti infetti da batteri anaerobici, come quelli che producono tetano e cancrena (i batteri anaerobici non possono vivere in presenza di O2 gratuiti). Una persona sottoposta ad ossigenazione iperbarica è posta in una camera iperbarica, che contiene O2 a una pressione superiore a 1 atmosfera (760 mm HG). Come i tessuti del corpo catturano O2 i batteri muoiono. Le camere iperbariche possono anche essere utilizzate per il trattamento di determinati disturbi cardiaci, avvelenamento da monossido di carbonio, embolia gassosa, feriti schiaccianti, edema cerebrale, alcune dure infezioni ossee causate da batteri anaerobici, inalazione di fumo, semi-annegamento, soffocamento, insufficienze vascolari e ustioni .

respirazione esterna e interna

Principio di diffusione. I gas disciolti si diffondono dai compartimenti con una maggiore pressione parziale verso scomparti con una pressione meno parziale per uguagliare la pressione parziale in entrambi i compartimenti.

Lo scambio gassoso polmonare ha luogo tra l’aria alveolare e il flusso sanguigno attraverso i capillari polmonare. Il tasso di cambio gassoso polmonare e sistemico dipende da vari fattori:

1. La superficie della membrana respiratoria (superficie disponibile per lo scambio gassoso).
2. il gradiente di pressione (differenza di pressione parziale di gas). Maggiore è il gradiente di pressione tra un lato e l’altro della membrana respiratoria, maggiore è la diffusione.
3. Lo spessore della membrana (distanza di diffusione). Quando più sottile la membrana (0,63 Nm), più diffusione ci sarà. Esempio solo: enfisema polmonare.
4. Il coefficiente di diffusione o solubilità (peso molecolare e solubilità dei gas). Maggiore è la solubilità del gas nella membrana respiratoria, maggiore è la diffusione. CO2 è 20 volte più solubile di O2 nella membrana respiratoria.

Esercizio fisico e apparecchiatura respiratoria

L’apparecchiatura respiratoria e l’apparato cardiovascolare modificano le loro risposte in base all’intensità e alla durata dell’esercizio.

il Il cuore pompe la stessa quantità di sangue verso i polmoni che al resto del corpo. In questo modo, quando aumenta la produzione cardiaca, il flusso sanguigno verso i polmoni, chiamato perfusione polmonare, aumenta anche. Allo stesso modo, la capacità di diffusione di O2 misura la velocità di diffusione di O2 che diffuse dall’aria alveolare al sangue può essere aumentata 3 volte durante il massimo esercizio, poiché un numero maggiore di capillari aumenta la superficie disponibile per la diffusione di O2 verso il sangue del polmone Capillari.

Rapporto di ventilazione / perfusione

Tutti gli alveoli ventilare uguali?

flusso sanguigno di capillari alveolari è lo stesso in ogni alveolo?

Trasporto di ossigeno e anidride carbonica

Il sangue trasporta gas tra i polmoni e i tessuti del corpo. Quando O2 e CO2 entrano nel sangue, alcune reazioni chimiche si verificano che il trasporto di trasporto e lo scambio gassoso.

Trasporto di ossigeno

L’ossigeno non è facilmente dissolto nell’acqua, in modo che solo l’1,5% di L’O2 ispirato si dissolve in plasma, ha composto la maggior parte dell’acqua. Circa il 98,5% del sangue O2 è collegato all’emoglobina (Oxyemoglobin) in eritrociti.

Il fattore più importante che determina la quantità di O2 che si lega all’emoglobina è PO2; Maggiore è la maggior parte dell’ossigeno PO2 è combinato con l’emoglobina. Quando è stato completamente convertito l’emoglobina ridotta (HB) in Oxyhemoglobin (HB-O2), si dice che l’emoglobina sia completamente satura, mentre quando l’emoglobina è formata da una miscela di HB e HB-O2, si dice che si trovi parzialmente saturi . La percentuale di saturazione dell’emoglobina esprime la saturazione media dell’emoglobina con ossigeno.

Il rapporto tra la percentuale di saturazione dell’emoglobina e PO2 è illustrata nella curva di dissociazione dell’emoglobina mostrata nel seguente grafico delle curve di dissociazione. Quando il PO2 è alto, l’emoglobina si unisce con grandi quantità di O2 ed è saturato al 98%. Quando il PO2 è basso, l’emoglobina è solo parzialmente saturata.

In altre parole, maggiore è il PO2 più O2 è unito all’emoglobina, fino a quando tutte le molecole di emoglobina disponibili sono saturate. Pertanto, nei capillari polmonari, dove il PO2 è alto, un gran numero di molecole O2 si unisce ad emoglobina.

Quando il PO2 varia tra 60 e 100 mm HG, l’emoglobina è saturata con O2 del 90% o più . In questo modo, il sangue che passa attraverso i polmoni è quasi completamente caricato con O2 anche quando il PO2 dell’aria alveolare scende fino a 60 mm hg. La curva HB-Po2 spiega perché le persone possono funzionare correttamente ad altitudini elevate o quando soffrono di certi malattie cardiache o polmonari, anche se PO2 è ridotto a 60 mm hg.

La figura seguente mostra l’ossigeno e il carbonio di trasporto diossido nel sangue. La maggior parte di O2 viene trasportata dall’emoglobina come ossiguobina, all’interno di eritrociti e la maggior parte della CO2 viene trasportata in plasma come ioni bicarbonato.

curva di dissociazione di ossyhemogoogobina, che mostra la relazione tra la saturazione dell’emoglobina e il normale PO2, al corpo della temperatura normale. Come aumenta PO2, più O2 è combinato con emoglobina.

altri fattori che influenzano L’affinità di emoglobina di ossigeno

altri elementi influenzano l’affinità con cui l’emoglobina è allegata a O2. Questi fattori deviano tutta la curva a sinistra (maggiore affinità) o a destra (meno affinità). Questo cambiamento di affinità è un altro esempio del modo in cui i meccanismi omeostatici regolano le attività del corpo alle esigenze cellulari.

1. Acidità (pH). Come aumenta l’acidità (diminuisce il pH), l’affinità di emoglobina di O2 è ridotta e O2 dissociata a una maggiore facilità di emoglobina. Cioè, l’aumento dell’acidità favorisce la dissociazione dell’ossigeno dall’emoglobina. Gli acidi principali prodotti da tessuti metabolicamente attivi sono acido lattico e acido carbonico.

2. Pressione parziale del biossido di carbonio. La CO2 può anche essere unita all’emoglobina e l’effetto è simile a quello di H⁺ (deviazione della curva a destra). Mentre PCO2 aumenta, l’emoglobina rilascia O2 più facilmente. I PCO2 e il pH sono fattori correlati perché il pH basso (acidità) aumenta PCO2.

3. Temperatura. Entro alcuni limiti, poiché la temperatura aumenta, viene anche sollevata la quantità di O2 rilasciata dall’emoglobina. Uno dei prodotti generati dal metabolismo cellulare è il calore, che viene rilasciato durante la contrazione delle fibre muscolari e tende ad aumentare la temperatura corporea. Le cellule metabolicamente attive richiedono più O2 e rilasciano sostanze più acide e termiche. Acidi e calore promuovono, a loro volta, un aumento del rilascio di O2 di Oxyhemoglobin. La febbre ha un effetto simile. D’altra parte, in presenza di ipotermia (diminuzione della temperatura corporea), il metabolismo delle cellule diminuisce, i requisiti O2 sono ridotti e una percentuale maggiore del O2 rimane collegata all’emoglobina (deviazione a sinistra della curva di saturazione del Emoglobina).

4. BPG. Una sostanza trovata in eritrociti, la 2.3 bifosfoglicero (BPG), diminuisce l’affinità dell’emoglobina da O2 e, di conseguenza, aiuti per il rilascio dell’emoglobina. Il BPG è formato in eritrociti (globuli rossi) quando degradano il glucosio per produrre ATP attraverso un processo chiamato glucolisi. Quando il BPG è combinato con l’emoglobina unendo il terminale gruppi ammino delle due beta catene di globin, forme di emoglobina con il debole O2 in siti con gruppi di eme. Maggiore è il livello del BPG, più O2 è distaccato dall’emoglobina. Alcuni ormoni, come la tiroxina, l’ormone della crescita umano, l’adrenalina, la noradrenalina e il testosterone aumentano la formazione di BPG. Il livello BPG sorge anche in persone che vivono in alta quota.

Trasporto di anidride carbonica

A riposo, 100 ml di sangue di deossigeno contengono l’equivalente di 53 ml di CO2 gassosa, che viene trasportata nel sangue di 3 forme principali:

1. CO2 dissolto. La percentuale più piccola (circa il 7%) è sciolta nel plasma. Al raggiungimento dei polmoni, si diffonde nell’aria alveolare ed eliminati.
2. composti carbaminici. Una percentuale un po ‘più grande, circa il 23%, è combinata con gruppi ammino di amminoacidi e proteine del sangue per formare composti carbaminici (carbaminoemoglobina).

ioni bicarbonato.La più alta percentuale di CO2 (circa il 70%) viene trasportata in plasma come ioni bicarbonato (HCO3 -).

Il legame di CO2 con emoglobina è accelerato con l’aumento di PCO2 del sangue.

Controllo della respirazione / ventilazione

Le celle del corpo a riposo consumano circa 200 ml di O2 al minuto. Tuttavia, durante l’esercizio estremo, il consumo di O2 aumenta tra i 15 ei 20 volte in normali adulti sani e fino a 30 volte ad atleti ad alte prestazioni soggetti alla formazione di forza. Vari meccanismi aiutano allo sforzo respiratorio per coprire le richieste metaboliche.

Obiettivi:

• Mantieni il ciclo ventilatorio autonomo
• Tenere il plasma pH all’interno dei limiti
• Regola la produzione e la rimozione della CO2
• Regolare il consumo e l’assorbimento di O2.
• Mantieni i volumi polmonari Ventilatamente efficienti da / li>

Centro respiratorio

La dimensione del torace è modificata dall’azione dei muscoli respiratori, che contratto a causa di impulsi nervosi trasmessi verso di loro dai centri encefalici e rilassarsi in assenza di impulsi. Questi impulsi nervosi originano in gruppi di neuroni, situati su entrambi i lati della raquid lampadina e della sporgenza del brainstick. Questi conglomerati dei neuroni distribuiti in queste due strutture, che insieme ricevono il nome del centro respiratorio, possono essere suddivisi in 3 aree, in base alle loro funzioni:

1. area ritmo di bulbar;
2. area Pontine Pyumotaxic; e
3. area aptéusica, anche nella protrusione (vedere la figura successiva).

area di ritmo di bulbar

La funzione dell’area del ritmo di bulbar ( O centro di ritmicity bulbar) è quello di controllare il ritmo di base della respirazione. Esistono aree ispiratorie ed espiratorie all’interno di questa regione.

Il gruppo respiratorio dorsale (GRD) stimola l’ispirazione e il gruppo respiratorio ventrale (complesso pre-Bötzinger) è attivato in respirazione forzata (esercizio fisico).

Area pneumotaxica

L’area pneumotaxica Pontine (o centro respiratoria Pontino) aiuta a coordinare la transizione tra ispirazione e scadenza.

è responsabile di trasmettere impulsi inibitori all’area ispiratrice, che Aiuta a disattivarlo prima che i polmoni siano eccessivamente insufficienti. Cioè, gli impulsi abbressano la durata dell’ispirazione. Mentre l’area pneumotaxica rimane più attiva, il tasso respiratorio è maggiore.

Area apneusica

Un’altra area del tronco cerebrale che coordina la transizione tra ispirazione e scadenza è l’area apréusica nella parte inferiore della protuberanza. Questa zona invia stimolatori impulsi all’area inspiratoria, che lo attiva e prolunga l’ispirazione. Il risultato è una lunga e profonda ispirazione. Quando l’area pneumotaneica è attiva, contrasta i segnali dall’area Apwareble.

In altre parole, lo slancio del centro apeneusico della fine stimola il GD aumentando la lunghezza e la profondità dell’ispirazione. Loro inibiscono la scadenza. Mentre il centro pneumotico, nella protrusione, inibisce il GRD, evitando l’iperinflazione polmonare (facilita l’inizio della scadenza).

La figura seguente mostra la posizione delle aree del centro respiratorio. Il centro respiratorio è composto da neuroni che costituiscono l’area del ritmo nella bulbo spinale e nelle aree pneumotassiche e aneustiche, nella protuberanza.

Regolazione del centro respiratorio

Il ritmo di base della respirazione, stabilito e coordinato dall’area inspiratoria può essere modificata in risposta a stimoli di altri encefalici regioni, recettori nel sistema nervoso periferico e altri fattori.

influenze corticali sulla respirazione

Poiché la corteccia cerebrale ha collegamenti con il centro respiratorio, è possibile modificare volontariamente il modello respiratorio . È anche possibile non respirare per un breve periodo. Il controllo volontario è protettivo perché consente all’acqua o ai gas irritanti di entrare nei polmoni. Tuttavia, la capacità di contenere la respirazione è limitata dall’accumulo di CO2 e H⁺ nel corpo. Quando le concentrazioni di CO2 e H⁺ raggiungono un certo livello, l’Area Inspiratorio riceve intense stimoli, che va lungo i nervi freddi e intercostali ai muscoli inspiratorici, che sono costretti a riavviare il respiro, indipendentemente dal desiderio consapevole dell’individuo. I bambini piccoli non possono morire volontariamente contenenti respirare anche se lo provano. Se la respirazione è contenuta abbastanza da causare uno svenimento, respirare la respirazione quando la coscienza è persa.Gli impulsi nervosi dell’ipotalamo e del sistema limbico stimolano anche il centro respiratorio e consentono a stimoli emotivi di alterare la respirazione, come risate o pianto.

Regolazione della respirazione per mezzo di chemiorettori

Alcuni stimoli chimici modulano la velocità e la profondità della respirazione. L’apparato respiratorio mantiene livelli adeguati di CO2 e O2 ed è molto sensibile ai cambiamenti nei livelli di questi gas nei fluidi corporei. I QuimiorCutors sono neuroni sensibili in grado di rispondere alla presenza di sostanze chimiche. I checker presenti in due aree dell’apparato respiratorio controllano i livelli di CO2 H⁺ e O2 e invia stimoli al centro respiratorio. I chemierecettori centrali si trovano su o vicino alla lampadina spinale all’interno della SNC. I checker rispondono ai cambiamenti nella concentrazione di H⁺, in PCO2 o in entrambi, nel fluido cerebrospinale. I chemiorettori periferici si trovano in corpi di aortic, che vengono aggiunti chemiorettori situati sul muro dell’arco aortico e nei corpi carotidi, che sono noduli ovali sul muro delle arterie carotide comuni lasciate e giuste, dove sono divise nell’interno e arterie carotide esterne.

La seguente regolazione del diagramma di flusso della ventilazione da parte del SNC. Gli effetti di feedback esercitati da recettori di distensione polmonare e per “irritazione” i recettori sul controllo della respirazione non vengono visualizzati.

Il diagramma seguente mostra il controllo della respirazione da parte dei chemiorettori. La figura raccoglie il controllo della ventilazione mediante retroinihibizione attraverso i cambiamenti di PCO2 e il pH di sangue. La barriera cerebrale del sangue, rappresentata dalla scatola arancione, consente il passaggio della CO2 al fluido cerebrospinale, ma non consente il passaggio di h⁺.

come CO2 è liposolubile, facilmente diffuse nelle cellule dove, in presenza di anidrasi carbonica, è combinato con acqua ( H2O) per formare acido carbonico (H2CO3). L’acido carbonico si svolge rapidamente in H⁺ e HCO3-. Di conseguenza, un aumento della concentrazione di sangue di CO2 aumenta la concentrazione intracellulare di H⁺ e una diminuzione della concentrazione della CO2 riducono la concentrazione di H⁺.

in normalità Condizioni, il PCO2 del sangue del sangue è di 40 mm Hg. Anche se c’è un piccolo aumento della situazione PCO2 chiamata HyperCapnia, la chemiorettori centrali riceve uno stimolo e risponde con maggiore intensità a livello più alto di H⁺. La chemiorettori periferici risponde anche all’aumento di PCO2 e alla concentrazione di H⁺. Detti chemioCettori, inoltre, rispondono alla carenza di O2 non dei controllore centrali.

I chemiorettori partecipano a un sistema di feedback negativo che regola i livelli di CO2, O2 e H ⁺ Nel sangue. Come risultato dell’aumento della PCO2, la riduzione del pH (aumento della concentrazione H⁺) o PO2, gli impulsi derivanti dal chemiorettori centrali e periferici attivano attivamente l’area inspiratoria e la frequenza e la profondità dell’aumento della respirazione. La respirazione rapida e profonda (iperventilazione) consente di ispirare più O2 ed espirare più CO2 fino a quando la concentrazione di PCO2 e H⁺ scende ai suoi valori normali.

Se l’arteriale PCO2 è Meno di 40 mm HG, il disordine chiamato Ipponia, chemiorettori centrali o periferici non riceve stimoli e l’area inspiratoria non riceve impulsi stimolanti. Di conseguenza, l’area stabilisce il proprio ritmo moderato fino a quando CO2 si accumula e PCO2 ammonta a 40 mm hg. Il Centro Inspiratorio riceve uno stimolo più intenso quando PCO2 sale al di sopra del valore normale quando diminuisce al di sotto del valore normale. Di conseguenza, le persone che iperventilano volontariamente e causano l’ipocapnia può mantenere la respirazione per un periodo molto lungo.

altre influenze sulla respirazione

altri fattori che contribuiscono alla regolazione della respirazione sono i seguenti:

• stimolazione del sistema limbico. L’anticipazione dell’attività o dell’ansia emotiva può stimolare il sistema limbico, che quindi invia gli stimoli eccitanti all’area inspiratoria, che aumentano la frequenza respiratoria e la profondità.
• temperatura. L’aumento della temperatura corporea, come in febbre vigorosa o esercizio muscolare, aumenta la frequenza respiratoria.La diminuzione della temperatura corporea riduce il tasso respiratorio. Un improvviso stimolo freddo (come un’immersione ad acqua fredda) produce un’apnea temporanea, cioè la cessazione della respirazione.
• dolore. Un dolore intenso e improvviso provoca una breve apnea, ma il dolore somatico prolungato aumenta il tasso respiratorio. Il dolore viscerale può ridurre il tasso respiratorio.
• Dilatazione del muscolo dello sfintere anale. Questa azione aumenta il tasso respiratorio e a volte è usato per stimolare la respirazione nel neonato o una persona che ha smesso di respirare.
• Irritazione delle vie aeree. L’irritazione fisica o chimica della faringe o della laringe provoca la cessazione immediata della respirazione seguita da tosse o starnuti.
• pressione sanguigna. I barorettori carotidi e aortici che rilevano i cambiamenti nella pressione sanguigna esercitano un piccolo effetto sulla respirazione. L’improvviso aumento della pressione sanguigna riduce il tasso respiratorio, e una caduta della pressione sanguigna aumenta il tasso respiratorio.

Assunzione pratica 1.- Un bambino di cinque anni minaccia che sua madre contiene il tuo respiro finché non morirai se la madre non compra un gelato. Consiglieresti alla madre di lasciare che il bambino contenga respirare o cedere alla domanda? I bambini piccoli non possono morire volontariamente contenenti respirare anche se lo provano. Se la respirazione è abbastanza contenuta per causare un svenimento, la respirazione è ripresa quando la coscienza è persa.

Fornitura pratica 2.- È stato chiesto di partecipare a una persona che è iperventilata, di 80 anni, residente in A casa di riposo. Vuoi essere sicuro di non svenire e perdere conoscenza. Cosa farà per aiutare questa persona?