Apparato respiratorio

La Respirazione
La respirazione, nel senso più ampio, comprende i seguenti processi:

Organi fondamentali dell'apparato respiratorio sono i polmoni e le vie respiratorie (→ 1). Queste partono dal naso e sono costituite da una serie di condotti che, dopo essersi abbondantemente ramificati, terminano negli alveoli polmonari, detti anche "celle respiratorie", poiché in essi avviene lo scambio gassoso tra il sangue e l'aria respirata. La loro superficie (→ 2) è vascolarizzata da numerosissimi capillari provenienti dall'arteria e dalle vene polmonari.
L'aria in arrivo agli alveoli polmonari deve essere sprovvista di particelle in sospensione ed avere temperatura e umidità adeguate e composizione chimica costante. In caso contrario si altererebbe lo stato del mezzo interno.
Nel tortuoso tragitto percorso per giungere negli alveoli polmonari, l'aria si libera in effetti delle impurità, si umidifica e si riscalda, mentre i movimenti respiratori contribuiscono a compensarne qualsiasi anomalia.

Le vie respiratorie partono, come si è detto, dal naso, le cui aperture esterne, le narici, possono dilatarsi e restringersi in virtù degli annessi muscoli mimici (muscoli trasversali delle narici).
Nella cavità nasale, la mucosa respiratoria depura l'aria, eliminando il pulviscolo atmosferico mediante il movimento delle ciglia di cui sono fornite le cellule cilindriche che la costituiscono. Inoltre, essendo riccamente vascolarizzata, essa fa sì che l'aria inspirata sia riscaldata ad una temperatura vicina a quella corporea. Attraverso le coane il naso comunica con la faringe, organo comune sia all apparato respiratorio sia a quello digerente.
Alla faringe seguono la laringe e la trachea.
La prima è un organo dotato di motilità: può dunque compiere movimenti, per lo più in senso verticale, dovuti alla respirazione, alla deglutizione, all'estensione e alla flessione del collo.
La seconda, costituita da una serie di 16-20 anelli cartilagi nei sovrapposti ma incompleti, è tappezzata internamente da tessuto epiteliale ciliato.

La trachea, all'altezza della quarta vertebra toracica, si biforca nei due grossi bronchi, o bronchi extrapolmonari, che, attraverso un avvallamento detto ilo, penetrano nel corrispondente polmone e prendono a suddividersi in numerose ramificazioni, il cui complesso costituisce l'albero bronchiale.
La struttura dei grossi bronchi è simile a quella della trachea poiché formati anch'essi da anelli cartilaginei immersi nel tessuto connettivo.

Nei bronchi intrapolmonari la porzione cartilaginea è costituita da placche, disposte regolarmente su tutta la superficie del bronco, che diminuiscono di grandezza e di numero a mano a mano che il calibro dei bronchi si riduce, finché scompaiono nei bronchi che hanno calibro inferiore al millimetro. Anche la mucosa si modifica nei piccoli bronchi; qui, infatti, anziché da epitelio pluristratificato, essa è costituita da epitelio ciliato cilindrico monostratificato.
I bronchi penetrano nei polmoni: sono, questi, due organi che occupano la cavità toracica delimitando uno spazio centrale, il mediastino, in cui ha sede il cuore.
I polmoni sono ricoperti da una membrana sierosa a doppia parete di cui una, la pleura viscerale, aderisce alla superficie polmonare e l'altra, la pleura parietale, si dispone sulla superficie interna della cavità toracica (→ 3). Fra le due pareti si trova un sottilissimo strato di liquido, il liquido pleurico, che mantiene lubrificate le pareti dei foglietti pleurici, facilitando in tal modo i movimenti di espansione e di contrazione durante la respirazione. Se, per qualsiasi causa, penetra dell'aria nella cavità pleurica, si determina uno pneumotorace: di conseguenza si riduce notevolmente l'attività polmonare per la diminuzione di volume e di pressione del polmone stesso.
Si deve comunque rilevare che se lo pneumotorace è relativo a un solo lato può essere ben tollerato; anzi nella tubercolosi lo si provoca come terapia (pneumotorace artificiale, (→ 4), affinché un polmone si affatichi il meno possibile.

Fisiologia della respirazione

I polmoni sono organi molto elastici, capaci quindi di espandersi e contrarsi. Al momento dell'espansione, nei polmoni viene immessa aria; nella fase di compressione, l'aria viene espulsa. L'insieme di questi due movimenti prende il nome di atto respiratorio e questo è suddiviso in due fasi: l'inspirazione e l'espirazione. Durante l'inspirazione si ha un aumento di volume della capacità toracica dovuto alla contrazione dei muscoli inspiratori. Tra questi, forse il più importante, è il diaframma, che, contraendosi, si abbassa e così, provocando un aumento della capacità toracica e una diminuzione della pressione nella stessa, permette l'ingresso dell'aria nei polmoni (→ 1). I muscoli intercostali esterni, contraendosi, provocano un innalzamento e uno spostamento in fuori dello sterno e delle costole, il che permette un aumento dei diametri anteroposteriore e trasverso del torace.
Da notare che nella donna i movimenti delle costole hanno importanza maggiore nella respirazione che nell'uomo, in cui assume maggior rilievo la funzione del diaframma. Si usa dire che la respirazione nelle donne è prevalentemente costale, mentre nell'uomo è di tipo diaframmatico o addominale.

La fase espiratoria è di norma passiva e determinata dal rilasciamento dei muscoli prima contratti; in seguito a ciò la capacità toracica diminuisce e l'aria può fuoriuscire dai polmoni. La quantità di aria immessa ed emessa durante un atto respiratorio normale è di circa 500 cm³ (aria corrente), ma essa può aumentare notevolmente in particolari condizioni. Così, in un'inspirazione forzata può essere introdotto un volume di aria di circa 2000-3000 cm³ (riserva inspiratoria), mentre in un'espirazione forzata può essere emesso un volume di aria di circa 1000 cm³ (riserva espiratoria). La somma dei volumi di aria corrente sia della riserva inspiratoria sia della riserva espiratoria viene detta capacità vitale dei polmoni ed è di circa 4000-4500 cm³.

In un individuo adulto normale gli atti respiratori sono circa 16 al minuto; diminuiscono di poco nella donna e sono molto numerosi nel neonato che ne presenta circa 60-70. Il numero aumenta quando si compie un lavoro ed è più elevato in individui a sistema muscolare sviluppato, per esempio negli atleti, meno elevato in individui obesi.
Il controllo dell'attività respiratoria è esercitato nel centro respiratorio situato nel bulbo (→ 4). Da questo hanno origine impulsi nervosi che si portano alle corna anteriori del midollo spinale e quindi, mediante i nervi spinali, arrivano ai muscoli inspiratori e ne provocano la contrazione in seguito alla quale si ha l'inspirazione.
Si deve osservare che solo in questa fase il centro bulbare entra in azione, mentre l'espirazione è provocata semplicemente dalla diminuzione del volume della gabbia toracica. II centro respiratorio è influenzato dallo stato di distensione o di retrazione del polmone. Durante l'espirazione, lo stato di retrazione dei polmoni genera impulsi nervosi che eccitano il centro respiratorio dove hanno origine gli impulsi che provocano l'inspirazione. Il centro respiratorio è regolato anche dalla quantità di anidride carbonica presente nel sangue.
Nel sangue deve esistere una determinata concentrazione di anidride carbonica perché il centro respiratorio possa funzionare bene. Un aumento della concentrazione di anidride carbonica nel sangue, dovuta ad un aumento della sua concentrazione nell'aria, provoca un eccitamento del centro respiratorio, con conseguente aumento della frequenza del respiro.

Una concentrazione dell'anidride carbonica nell'aria, superiore al 9%, inibisce però il centro respiratorio e provoca disturbi alla respirazione. Maggiore importanza hanno i recettori sensibili alla diminuzione dell'ossigeno nel sangue che stimolano, anche per via riflessa, il centro respiratorio.
Un importante meccanismo è quello che in ciascuna inspirazione limita il grado di espansione del torace. Vi sono recettori sensibili alla pressione nei polmoni, che si scaricano a mano a mano che progredisce il movimento inspiratorio. Questi impulsi giungono, per mezzo dei nervi vaghi, al centro respiratorio e lo inibiscono: viene così interrotta l'inspirazione e sopravviene passivamente l'espirazione.
Si deve comunque rilevare che se lo pneumotorace è relativo a un solo lato può essere ben tollerato; anzi nella tubercolosi lo si provoca come terapia (pneumotorace artificiale, (→ 4), affinché un polmone si affatichi il meno possibile.