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Funzioni del sistema respiratorio

1. Fornire una vasta area per lo scambio gassoso tra sangue e ambiente esterno (aria) perconsentire ingresso di ossigeno ed eliminazione di anidride carbonica.g g

2. Convogliare l’aria muovendola verso le vie respiratorie e viceversa.3. Proteggere le superfici di scambio da danni ambientali e disidratazione.4. Riscaldare e umidificare l’aria inspirata fornendo un ambiente caldo-umido.5. Filtrare l’aria depurandola da particelle estranee e da patogeni.6. Consentire la comunicazione attraverso la parola, il canto, e la produzione di suoni.7 Partecipare alla regolazione del volume ematico e della pressione e al controllo del pH7. Partecipare alla regolazione del volume ematico e della pressione, e al controllo del pH.

Anatomia del sistema respiratorio

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Vie aeree Struttura del lobulo polmonare

Le pleure costituiscono uno spazio chiuso ripieno di liquido

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Superficie di scambio molto estesa

Leggi dei gasLegge di Dalton

ciascun gas contribuisce alla pressione totale di unamiscela di gas (aria) in proporzione alla sua abbondanzarelativa (concentrazione)

Composizione dell’aria N2 = 78,6%O2 = 20,8%

CO2 = 0,04%H O = 0 5%H2O = 0,5%

760 mm Hg = pN2 +pO2 + pCO2 +pH2O= 597 + 159 + 0,3 + 3,7

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Legge di Boyle Leggi dei gas

Fisiologia della respirazione

1. Ventilazione polmonare: respiroMeccanismo attraverso il quale viene introdotta ariaMeccanismo attraverso il quale viene introdotta aria dall’esterno verso i polmoni e viceversa.2. Respirazione esterna:Diffusione di O2 verso il flusso sanguigno e CO2 verso gli alveoli.3. Respirazione interna:Scambio di gas tra sangue e tessuti.4. Respirazione cellulare:Utilizzo di O2 da parte delle cellule per la produzione di energia (ATP) con relativa produzione di CO2

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Ventilazione polmonare

Il flusso d’aria dentro e fuori i polmoni è determinato da gradienti pressori generati da una pompa.

Respiro tranquillo

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Polmone a riposo Pneumotorace

Volumi respiratori

Capacità vitale = volume corrente+ volume di riserva espiratoria e inspiratoria

Capacità polmonare totale = capacità vitale + volume residuo

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Ciclo respiratorio

Fine inspirazione

espirazione

inspirazione

Fine espirazione

Ventilazione polmonare totale = volume corrente X frequenza respiratoria

500 mL X 12 respiri/minuto=6000 mL/minuto

Ventilazione alveolareS i t t i 150 LSpazio morto anatomico = 150mL

(500 - 150) mL X 12 respiri/minuto=4200 mL/minuto

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Costo energetico della respirazione

3-5% del dispendio energetico dell’organismo è utilizzato per la respirazione a riposo (detta respiro tranquillo)

Fattori che influenzano il lavoro necessario per la ventilazione:• estensibilità dei polmoni (complianza): capacità dei polmoni

di espandersi. Nota: la complianza è diversa dall’elastanza(elasticità, capacità di tornare alla posizione di riposo).

• resistenza delle vie aeree: R = 8Lη/π r4

) L h d ll i L t ta) Lunghezza delle vie aeree: L= costanteb) Raggio delle vie aeree: r; circa il 90 % della R attribuibile a trachea e bronchi.c) Viscosita’ dell’aria: η= quasi costante

Legge di Laplace

Il sufactante aumenta la complianza polmonare

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Variazioni della composizione dell’aria

Ventilazione alveolare

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Fisiologia della respirazione

1. Ventilazione polmonare: respiroMeccanismo attraverso il quale viene introdotta ariaMeccanismo attraverso il quale viene introdotta aria dall’esterno verso i polmoni e viceversa.2. Respirazione esterna:Diffusione di O2 verso il flusso sanguigno e CO2 verso gli alveoli.3. Respirazione interna:Scambio di gas tra sangue e tessuti.4. Respirazione cellulare:Utilizzo di O2 da parte delle cellule per la produzione di energia (ATP) con relativa produzione di CO2

Accoppiamento ventilazione-perfusione

Ventilazione ridotta

Flusso ridotto

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Resistenza = (η8L)/(π x r4)

Solubilità dei gas respiratori

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I globuli rossi contengono emoglobina

Funzione dell’emoglobina

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Curva di saturazione dell’emoglobina

Curva di saturazione dell’emoglobina

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Effetto del 2,3 difosfoglicerato

Contenuto totale di ossigeno nel sangue arterioso

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Trasporto dell’anidride carbonica

Attività spontanea dei neuroni inspiratori bulbari

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La respirazione è una funzione involontaria controllata da 3gruppi di neuroni (centri) localizzati nel tronco encefalico:

Centro respiratorio bulbare costituito dal:

Controllo nervoso del respiro

Centro respiratorio bulbare costituito dal:Gruppo dorsale con funzione di centro inspiratorio

Controlla il ritmo di base del respiroGruppo ventrale con funzione di centro espiratorio

Responsabile dell’espirazione:inattivo nel respiro tranquilloattivo durante attività fisica

Centro apneustico: eccita il centro inspiratorio del bulbo,Ce t o ap eust co ecc ta ce t o sp ato o de bu bo,evocando una prolungata contrazione del diaframmaDanno di questo centro provoca apneusi: prolungata eboccheggiante inspirazione, seguita da breve espirazione

Centro pneumotassico: modula l’inspirazione, limitandoampiezza del volume corrente e regolando la frequenzarespiratoria.

Chemocettori periferici

Localizzazione:Glomo aorticoGlomo carotideo

Misurano:Misurano:OssigenopH

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Chemocettori centrali

Localizzazione:Oltre barriera emoto-encefalica

Misurano: CO2

Risposta integrata dei chemocettori

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Regolazione della respirazione