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Per respirazione si intendono due processi
integrati:
respirazione esterna: include tutti i
processi coinvolti negli scambi gassosi di O2
e CO2 con l’ambiente
respirazione interna: detta anche
respirazione cellulare coinvolge l’assunzione
di O2 e la produzione di CO2 a livello di
singola cellula
La respirazione esterna comprende:
1. ventilazione polmonare (respirazione)
2. diffusione gassosa attraverso le
membrane e i capillari
3. trasporto do O2 e CO2 tra i capilllari
alveolari prima e successivamente
attraverso il letto capillare sistemico
Quali sono i principi fisici che
governano il movimento di aria
all’interno dei polmoni?
La ventilazione polmonare è il
movimento fisico di aria dentro e
fuori il tratto respiratorio.
È la causa della ventilazione alveolare
Relazione inversa fra
pressione gassosa e volume
Legge di Boyle
Descrive la relazione esistente fra pressione
gassosa e volume:
al diminuire del volume
la pressione aumenta
P1V1=P2V2
Legge di Dalton
La pressione totale di una miscela di gas è data
dalla somma delle pressioni dei singoli gas. La
pressione di un singolo gas è definita pressione
parziale. Ad es:.
PO2= 760mmHg · 0.21= 160mmHg
La pressione totale della miscela è la somma delle
pressioni parziali individuali dei gas presenti e si
può scrivere come:
PB= Px + Py + Pz
Aria
ambiente
(secca)
mmHg %
Aria
tracheale
(umida)
Sangue
arterioso
sistemico
Gas
alveolare
Sangue
venoso misto
mmHg
%
mmHg
%
mmHg
%
mmHg
%
PO2
160
21
150
20
102
14
102
14
40
6
PCO2
0
0
0
0
40
5
40
5
46
6
PN2
600
79
563
74
571
75
571
75
571
81
PH2O
0
0
47
6
47
6
47
6
47
7
Nel passaggio da naso, faringe, trachea l’aria
inspirata è riscaldata a 37°C e saturata di vapore
acqueo. Calore e vapore sono forniti dal flusso
ematico bronchiale e polmonare. In fisiologia
polmonare si tiene conto dei valori dell’aria
tracheale umida (il contributo dei vari gas è diluito
dalla presenza di vapor acqueo).
Volumi polmonari e
ventilazione
I polmoni sono alloggiati in una cavità
ermeticamente chiusa, la cavità toracica e sono
separati dall’addome dal diaframma. La gabbia
toracica è costituita da 12 paia di coste, uno sterno
e una serie di muscoli intercostali interni ed esterni.
La parte ossea della gabbia è ancorata alla
colonna vertebrale posteriormente e allo sterno
anteriormente fatta eccezione per le ultime due
paia di costole che sono dette flottanti.
I polmoni e la gabbia toracica sono rivestiti dalla
pleura (pleura viscerale e parietale
rispettivamente). Lo spazio fra i polmoni e la
parete toracica è detto SPAZIO PLEURICO
(10µm) e contiene uno strato di liquido con
funzione lubrificante.
Il diaframma è il muscolo striato principale utilizzato
durante l’inspirazione. È innervato dalla branca dx e
sx del nervo frenico che originano dal tratto
cervicale del MS (per lo più da C4) e discendono
attraverso il plesso cervicale fino al diaframma.
Nell’inspirazione normale l’abbassamento del
diaframma è circa 1-2 cm mentre nell’inspirazione
forzata si arriva anche fino a 10-12 cm.
Quando il diaframma si contrae, il volume
della cavità toracica aumenta, la pressione
diminuisce (legge di Boyle) e i polmoni si
espandono automaticamente richiamando
aria. Questo avviene con due modalità.
1.
il diaframma si contrae e si muove verso il
basso spingendo il contenuto addominale in
basso e aumentando l’asse verticale della
cavità toracica.
2.
per movimento della gabbia toracica e delle
costole con aumento del diametro antero-
posteriore della cavità toracica.
In genere nell’inspirazione normale si utilizza quasi
interamente il primo sistema per contrazione del
diaframma (75%) e durante l’espirazione, che nella
respirazione normale è un atto puramente passivo,
questo si rilascia ed il naturale riavvolgimento
elastico dei polmoni riporta la situazione alla
normalità.
I polmoni si espandono perché essendo la gabbia
toracica ermeticamente chiusa, all’aumento
dell’asse verticale fa seguito una diminuzione della
pressione endopleurica che determina
un’espansione polmonare.
Durante l’inspirazione si utilizzano anche i muscoli
intercostali esterni che permettono il cosiddetto
movimento a manico di secchio perché implica un
movimento verso l’alto e in avanti della gabbia
toracica. Esistono infine, nell’inspirazione forzata,
i muscoli accessori che sono i muscoli scaleni del
collo e gli sternocleidomastoidei che intervengono
nella respirazione profonda e forzata.
Nell’espirazione forzata è necessaria una
compressione dei muscoli addominali (retti
addominali) che spingono i visceri contro il
diaframma accentuando l’espirazione. Intervengono
anche gli intercostali interni che spingono la gabbia
toracica verso il basso.
INSPIRAZIONE
ESPIRAZIONE
1. Ribs
2. Sternum
3. External
intercostal muscles
4. Internal
intercostal muscles
5. Diaphragm
INSPIRAZIONE: fase attiva della respirazione
contrazione del diaframma  contenuto
addominale spinto in basso  gabbia
toracica spinta all’esterno  riduzione
pressione endopleurica  espansione dei
polmoni  espansione degli alveoli e
richiamo di aria.
ESPIRAZIONE: fase passiva della respirazione
rilasciamento del diaframma 
abbassamento della gabbia toracica 
volume toracico ridotto  svuotamento
polmonare.
Espirazione forzata
Inspirazione forzata
Vediamo quali sono le pressioni
da considerare
da L. Sherwood FISIOLOGIA UMANA: dalle cellule ai sistemi Zanichelli Editore
Variazioni della pressione alveolare
Quando si parla di respirazione le pressioni sono
espresse in mmHg o cmH2O dove:
1cmH2O=0.74mmHg 1mmHg=1.36cmH2O
Quando ci si riferisce alle pressioni relative
bisogna ricordare che si assume PB (pressione
atmosferica) = 0 come riferimento.
In particolare ci sono tre valori di pressione
associati con la respirazione ed il flusso di aria.
Pressione intra o endopleurica (Ppl)= pressione del
liquido pleurico fra polmoni e parete toracica. A riposo
vale ca -3mmHg
Pressione alveolare (PA)= pressione all’interno degli
alveoli
Pressione transmurale (Ptm)= differenza pressoria fra
interno ed esterno di una via aerea oppure della parete
toracica. In particolare la pressione transpolmonare
(PTP=PA-Ppl) = gradiente pressorio fra alveoli e sacco
pleurico che mantiene distesi i polmoni
Il gradiente di pressione
transmurale tende a distendere i
polmoni e a comprimere il
torace grazie all’azione svolta
dalla pressione intrapleurica
subatmosferica. Questa, a sua
volta, è inferiore alla pressione
atmosferica perché i polmoni
distesi e il torace compresso
tendono a separarsi fra loro
espandendo lievemente la
cavità pleurica e facendo
da L. Sherwood FISIOLOGIA UMANA:
dalle cellule ai sistemi Zanichelli Editore
scendere la pressione al di sotto
di quella atmosferica
Polmone
Sacco pleurico
Forza
elastica del
polmone
Forza dovuta
alla pressione
intrapleurica
negativa
Palv=-0mmHg
Ppl=-3mmHg
Parete
toracica
Forza
elastica della
parete
toracica
Ppl
PA
Perché la pressione endopleurica
è negativa?
Il polmone e la gabbia toracica sono
strutture elastiche. Il polmone tende
a retrarsi, mentre la gabbia toracica
a espandersi determinando
Ppl= -5cmH2O
così una depressione. Ppl è negativa
durante l’inspirazione e l’espirazione
normale, mentre diviene positiva
nell’espirazione forzata.
Vediamo cosa succede durante un ciclo respiratorio
L’inspirazione avviene quando la
pressione alveolare diminuisce
L’espirazione avviene quando la
pressione alveolare supera la
pressione atmosferica
Ciclo respiratorio:
valori di pressione
Alla fine dell’espirazione i
muscoli sono rilassati, PA= 0 e
Ppl = -5cmH2O (-3mmHg).
Quindi:
(PTP = 0-(-5cmH2O) = 5cmH2O)
A questo punto il diaframma si
contrae e inizia l’inspirazione.
Ppl diminuisce e PTP (=PA-Ppl)
aumenta con espansione degli
alveoli. A questo punto
Pbocca-PA >0 e questo causa
afflusso di aria nei polmoni.
La pressione pleurica è circa
-5cmH2O appena prima
dell’inspirazione e quando la
gabbia toracica si espande
durante l’inspirazione
aumenta a circa -7.5cmH2O
(-6mmHg).
Durante l’inspirazione anche la pressione alveolare
scende a -1mmHg in modo che l’aria proveniente
dall’atmosfera possa penetrare negli alveoli. In
questo modo circa 0.5lt di aria entrano negli alveoli
in circa 2 secondi. Durante l’espirazione avviene
l’opposto e la pressione alveolare aumenta a
+1mmHg.
Contrazione dei muscoli inspiratori
Espansione della cavità toracica
Aumento della trazione sul fluido
pleurico e quindi diminuzione di Ppl
Aumento di PTP (Palv-Ppl)
Espansione dei polmoni (aumento
di volume e diminuzione di Palv)
PA < pressione atmosferica
Ingresso di aria nei polmoni finché
PA= pressione atmosferica
Pneumotorace
Quando la parete della gabbia toracica è integra, sulle
superfici esterne dei polmoni si esercita una pressione
inferiore a quella atmosferica: questa differenza di
pressione contrasta la tendenza alla retroazione
elastica del polmone facendo si che l'organo resti
insufflato e disteso e possa così svolgere la sua
funzione fisiologica. La penetrazione di gas nella
cavità pleurica, determina una riduzione o la
scomparsa della depressione atmosferica ivi presente.
Di conseguenza non viene più contrastata la
retroazione elastica del polmone, cosicché questo
si affloscia in misura direttamente proporzionale
alla quantià di gas penetrata nella cavità pleurica
Ppl=0 perché la parete
toracica è perforata e
di conseguenza
PTP=0
PA=0
Il polmone è una struttura elastica perché il tessuto
alveolare contiene collagene ed elastina. Quindi se
la pressione che circonda il polmone è più bassa
della pressione alveolare (Palv), il polmone è
mantenuto espanso. È circondato da un sottile velo
di liquido pleurico che ne lubrifica i movimenti e
mantiene la coesione.
Efficienza respiratoria con l’età
I volumi polmonari inspirati ed espirati possono essere
misurati grazie alla spirometria tramite uno spirometro.
Questo serve anche a valutare la funzionalità respiratoria.
Consideriamo 4 volumi polmonari implicati nella
ventilazione:
 Volume corrente
 Volume di riserva inspiratoria
 Volume di riserva espiratoria
 Volume residuo
Sistema chiuso perché le narici del soggetto sono chiuse
Respiri
tranquillamente
Ora, al termine di
un’inspirazione tranquilla
respiri tutta l’aria che può
Ora si fermi alla fine
di un’espirazione
tranquilla ed espiri
tutta l’aria che può
Non misurabile
CPT = CV + VR
CV = VRI + VRE + VC
Rappresenta il max volume
di aria spostata
volontariamente
La somma didentro
due eofuori
più volumi
l’apparato respiratorio
polmonari
è detta capacità
durante un singolo atto
respiratorio
La pressione transpolmonare e la pressione
alveolare non sono gli unici fattori che
condizionano il volume e i flussi d’aria scambiati
con l’esterno. Il volume che il polmone assume ad
una determinata pressione transpolmonare
dipende infatti anche dal grado di distensibilità del
polmone e i flussi d’aria sono condizionati dalla
resistenza delle vie aeree.
1.Compliance (distensibilità): è una misura
della facilità con cui un polmone può distendersi
ed è misurabile come il rapporto fra la variazione
di volume polmonare e la variazione di pressione
transpolmonare che ha prodotto il cambiamento
V
C
Palv  Ppl
a). La compliance
polmonare
è tanto
maggiore
La compliance
polmonare
è a sua
volta
influenzata
quanto più sottile è lo strato di tessuto elastico del
da duepolmone.
fattori che
sono:
D’altra
parte, quando questo strato è
ridotto, il del
ritorno
elastico
del polmoneresponsabile
è anch’esso del
a) Elasticità
tessuto
polmonare
ridotto e l’espirazione diviene più faticosa, come
ritorno elastico del polmone alla sua posizione di
accade ad esempio nel caso dell’enfisema
riposo.
polmonare in cui l’inspirazione è facilitata, ma
l’espirazione
è moltoalveolare
difficoltosa. Una buona
b) Tensione
superficiale
compliance implica pertanto un giusto equilibrio
fra fibre connettive e tessuto elastico
Alta compliance
Alta elasticità
Alta compliance
Bassa elasticità
L’elasticità viene
compromessa nel caso di
enfisema
La compliance si riduce nel
caso di fibrosi
In un polmone riempito di aria le curve di
insufflazione e desufflazione non coincidono
(isteresi). L’isteresi non è presente in un polmone
riempito con soluzione fisiologica, che risulta anche
più distensibile di quello riempito di aria. Questo
dimostra che:

gran parte della forza retroattiva polmonare,
deriva dalla tensione superficiale.

3/4 dell’isteresi dipendono dalla tensione
superficiale, la parte rimanente dalle proprietà
del tessuto
I punti 1. 2. 3. 4. si ottengono
4.
insufflando il polmone di aria e
misurando all’equilibrio il volume
3.
raggiunto. La compliance cambia
molto in funzione del volume
raggiunto. Tratto AB: piccoli C
aumenti di volume per grandi
Tratto BC: grandi aumenti
variazioni di pressione
di volume per piccole
2.
variazioni di pressione
Insufflato di soluzione
fisiologica. L’interfaccia
aria-liquido è assente e la
Insufflato d’aria e quindi la
compliance è nettamente
tensione
superficiale
più elevata. Bastano
5all’interfaccia
aria-liquido
6mmHg per distendere
il
B
attiva
polmone al 90% delè suo
volume max. L’isteresi è
1.
praticamente assente
A
Il surfactante riduce il lavoro respiratorio
La tensione superficiale è la maggior responsabile della
resistenza offerta dal polmone all’espansione ed è dovuta
al sottile strato di acqua presente all’interfaccia fra alveoli
e aria
Per ridurre la tensione superficiale soprattutto a
livello degli alveoli più piccoli, le cellule alveolari di
tipo II secernono un surfactante a base di
dipalmitoilfosfatidilcolina. Questo risulta più
concentrato a livello degli alveoli di dimensioni
minori e rende la loro tensione superficiale
inferiore a quella degli alveoli di dimensioni
maggiori. In questo modo il lavoro richiesto per
espandere il polmone è ridotto.
Epitelio
alveolare
Alveolo
Liquido
alveolare
Surfattante
Il surfactante secreto dalle cellule alveolari riduce
la tensione superficiale del liquido alveolare e
riduce quindi il lavoro richiesto per espandere gli
alveoli. Inoltre
ne impedisce il
collassamento
alla fine
dell’espirazione
(atelettasia)
2. Resistenza delle vie aeree: si può fare
un’analogia con il sistema circolatorio e osservare
che la resistenza offerta al flusso di aria da parte
delle vie aeree dipende dalla lunghezza delle vie,
dal calibro e dalla viscosità dell’aria
8l
Rvieaeree  4
r
Fattore
Influenzato da
L lunghezza del sistema
Costante (poco
rilevante)
Mediato da
Di solito
costante
La resistenza delle
vie
aeree al flusso è
(umidità e altitudine
η Viscosità dell’aria
possono variarlo
determinata principalmente
dal loro
lievemente)
diametro. La tabella riporta i principali
Diametro delle vie aeree
fattori che alterano la resistenza delle vie
Vie aeree superiori
Ostruzione fisica
Muco e altri fattori
aeree
Bronchioli
Broncocostrizione
Neuroni parasimpatici
(recettori muscarinici;
istamina)
Broncodilatazione
CO2, adrenalina (recettori
β2)
Ventilazione polmonare
Non tutta l’aria inspirata raggiunge gli
alveoli perché il volume corrente di circa
500ml è distribuito fra vie di conduzione ed
alveoli. Circa 150ml restano nelle vie di
conduzione che, ovviamente, non
partecipano agli scambi respiratori. Si parla
di spazio morto anatomico.
Ventilazione polmonare totale= volume di aria che entra
o esce attraverso il naso o la bocca in un minuto (volume
corrente x frequenza ventilatoria)
Volume corrente (Vc)= volume di ogni atto respiratorio.
Varia con l’età, sesso, posizione, metabolismo (in media
0.5 l).
Ventilazione alveolare (VA)= volume di aria fresca che
entra negli alveoli in un atto respiratorio o in un minuto.
VA < Vc a causa dello spazio morto.
VA= ventilazione
alveolare, parte di
ventilazione che
raggiunge gli alveoli e
partecipa agli scambi
respiratori
N.B.: lo spazio morto anatomico (Vm) è costituito
dalle vie di conduzione (naso, bocca, faringe,
laringe, trachea, bronchi e bronchioli) dove non
avvengono scambi gassosi.
Notare anche il ridotto volume di sangue capillare
(70ml) in rapporto alla grande superficie alveolare.
Vc = 500 ml
Vm
Vc = Vm + VA
VA
VA
Flusso polmonare
A
B
A
Spazio morto
alveolare
(flusso ematico
assente
o ridotto)
B
In realtà in un polmone non tutti gli alveoli hanno
un’omogeneità ventilazione / perfusione. Esiste
cioè una ventilazione “inutile” (spazio morto
alveolare). Pertanto si definisce spazio morto
fisiologico il seguente:
Spazio morto fisiologico =
spazio morto anatomico (Vm) + spazio
morto alveolare
VA minuto= VA x f
VA è la ventilazione
alveolare per ogni atto
respiratorio
f è la frequenza respiratoria
e vale circa 12 atti/minuto
VE minuto = Vc x f
VE minuto è il volume totale di
gas espirato al minuto
Si può anche scrivere VA minuto = f x (Vc – Vm)
In un soggetto normale adulto la frequenza
ventilatoria è circa 12/15 atti al minuto. Con un
volume corrente di 500ml, vale:
Ventilazione
polmonare
totale
=
12
atti/minuto
cioé
6000 ml/minuto
500
x ml/atto
Togliendo lo spazio morto anatomico di circa
150ml abbiamo la ventilazione alveolare, cioè l’aria
che EFFETTIVAMENTE raggiunge gli alveoli in un
minuto.
Ventilazione
alveolare
=
12
atti/minuto
cioé
4200 ml/minuto
350
x ml/atto
VC= 500 ml
Spazio morto
anatomico= 150 ml
Aria alveolare =
3000 ml
Ventilazione totale = 6000-7000 ml/min
Frequenza respiratoria = 12-15 /minuto
Ventilazione
Alveolare = 4200-5250 ml/min
(500-150) x 12 (15)
Flusso sanguigno =
5000 ml/min
Sangue nei capillari polmonari
= 70 ml
Volume
corrente
(ml)
x
frequenza
=
A
150
x
40
=
B
500
x
12
=
C
1000
x
6
=
Ventilazione
al minuto
(ml/min)
6000
-
Ventilazione
nello spazio =
morto (ml/min)
VA
(ml/min)
-
6000
(150x40)
=
0
6000
-
1800
(150x12)
=
4200
6000
-
900
(150x6)
=
5100
N.B.: quindi una respirazione più profonda (aumento di Vc, linea
C) fornisce una miglior ventilazione alveolare rispetto ad una
respirazione frequente e poco profonda (linea A)
Facciamo un breve richiamo sul circolo polmonare che
prende inizio dal tronco polmonare che fuoriesce dal
ventricolo dx e fa ritorno all’atrio sx attraverso le vene
polmonari.
La quantità di ossigeno presente nei capillari
post-alveolari è infatti determinata:
Il rapporto ventilazione/perfusione (VA/Q)
 dalla quota di ossigeno che raggiunge
rappresenta il principale determinante della
gli alveoli nell’unità di tempo come
concentrazione di ossigeno nel sangue che
conseguenza degli atti respiratori
esce dalla circolazione polmonare per
 dalla quantità di sangue che attraversa
raggiungere i tessuti attraverso il circolo
nell’unità di tempo i capillari alveolari
sistemico.
(Click)
per sottrarre ossigeno agli stessi
alveoli.
PO2 e PCO2 alveolare in funzione
della ventilazione alveolare
La ventilazione alveolare
condiziona fortemente il
contenuto di gas
all'interno dell'alveolo.
Aumentando la
ventilazione
(iperventilazione)
aumenta la quantità di
O2 e si riduce la quantità
di CO2. In regime di
ipoventilazione la
situazione si inverte.
100mmHg
40mmHg
Il rapporto
ventilazione/perfusione (VA/Q)
La ventilazione per poter essere efficace e
distribuire ossigeno nella maniera corretta deve
essere accoppiata ad un flusso sanguigno
opportuno ed adeguato. La modifica del flusso
ematico dipende QUASI ESCLUSIVAMENTE dalle
proprietà dei capillari e da fattori locali come i livelli
di O2 e CO2
Il rapporto
(15 x 350 = 5250 ml/min)
ottimale VA/Q 1
è un valore
mediato su tutto
il polmone
In queste condizioni, la PO2 e PCO2 alveolari valgono:
PO2 = 100 mmHg
PCO2 = 40 mmHg
Quando VA/Q  1 :
PO2 = 100 mmHg
PCO2 = 40 mmHg
VA / Q = 0
ventilazione bloccata
oppure
VA / Q =
8
Si possono verificare condizioni estreme in cui:
perfusione bloccata
Diagramma PO2 vs PCO2
Situazione di VA nulla. PCO2= 45mmHg e
PO2= 40mmHg
Situazione ideale
con PCO2= 40mmHg
e PO2= 100mmHg
Situazione di Q assente. PCO2= 0mmHg e
PO2= 150mmHg
Dobbiamo tuttavia tenere presenti alcuni fatti:
• I capillari polmonari possono essere compressi
quando la pressione scende al di sotto di un
certo valore
• All’apice del polmone in un soggetto a riposo i
capillari sono facilmente chiusi per i bassi
valori di pressione idrostatica. Sotto sforzo,
quando la pressione aumenta, questi distretti
si aprono assicurando che l’intera gittata
cardiaca aumentata sia ben ossigenata
Differenze regionali del rapporto V/Q
Il rapporto V/Q quindi non assume valori uniformi in
tutti i distretti del polmone. In particolare quando il
soggetto si trova in posizione ortostatica gli apici
polmonari presentano V/Q alti, mentre le basi del
polmone hanno V/Q bassi. La forza di gravità fa sì
che il peso del polmone renda la pressione
intrapleurica a livello delle basi meno negativa.
Questo causa a sua volta una riduzione del volume
degli alveoli a livello della base polmonare
In base a questo fatto si distinguono nel
polmone di un soggetto a riposo tre regioni
alveolari:
 Alveolo superiore: alveolo disteso, flusso
sanguigno minimo per bassa pressione
idrostatica (VA > Q)
 Alveolo intermedio: alveolo disteso e
capillari aperti (ideale VA/Q = 1)
 Alveolo inferiore: alveolo compresso dalla
gravità ed elevato flusso (VA < Q)
Per effetto della gravità:
all’apice la Ppl è  -8 mmHg, alla base Ppl
è  -2 mmHg; ne consegue che gli alveoli
sono più distesi all’apice che alla base
Differenze della geometria vascolare e delle pressioni
idrostatiche producono alterati rapporti ventilazione /
perfusione nelle differenti regioni del polmone
Ostruzione delle vie
aeree e quindi
ventilazione assente
Mancanza di flusso e
quindi perfusione
assente
Esempi di VA/Q < 1
La ventilazione non è sufficiente a ossigenare il
sangue che arriva ai polmoni
 nel blocco alveolare VA si
riduce
 nello “shunt” venoso
 nella parte bassa dei
polmoni i capillari sono
più dilatati. Q è maggiore
delle parti superiori.
V/Q bassi: il distretto polmonare interessato è
1. La bronchite cronica è una malattia
normalmente perfuso, ma ipoventilato o
dei polmoni molto comune e debilitante,
normalmente
ventilato
sovraperfuso.
La presenza
dove
vi è unaeproduzione
eccessiva
di
muco
delle
ghiandole
che
viene espulso
di V/Q
bassi
è una
fisiologicamente
propria
delle basi
2. L'asma
malattia
infiammatoria
dall'organismo
accompagnato
da
cronica
delle
vie
aeree
(bronchi)
nella
polmonari e si riscontra
in
quadri
patologici
come
la
3. Per
edematosse
polmonare acuto (EPA)
continua
quale giocano(1)un ruolo
numerose
bronchite cronica si, l’asma
l’edemadei liquidi nello
intende (2)
uneaumento
cellule, in particolare i mastociti, gli
spazio extravascolare
(interstizio e
(3)
polmonare
condizione
eosinofili. La
e i linfociti
T. Nei estrema
soggetti nella quale
alveoli) a livello del parenchima
V/Q=0predisposti
è definitaquesta
shuntinfiammazione
e corrisponde alla presenza
polmonare.
provoca episodi ricorrenti di respiro
di una completa ostruzione di un alveolo o di una
sibilante, difficoltà respiratoria, senso
via aerea
serviti da un
determinato
di costrizione
toracica
e tosse distretto
vascolare.
Esempi di VA/Q > 1
La ventilazione eccede il flusso sanguigno
polmonare.
 nella parte alta dei polmoni i capillari sono
collassati: Q è minore rispetto alle parti
inferiori.
 nell’enfisema polmonare l’area di scambio
è ridotta. VA è molto grande
L’embolia polmonare (EP) o meglio,
V/Q
alti: il distretto polmonare interessato è
la tromboembolia polmonare (TEP),
adeguatamente
ma alla
ipoperfuso o
è una condizioneventilato,
clinica legata
normalmente
ma iperventilato.
A livello
migrazione di perfuso,
materiale trombotico
o
menol’ipossiemia
dalla circolazione
venosa
globale
può svilupparsi
poiché una
L'enfisema
sistemica all’albero
vascolare è una patologia che
quantità
insufficiente
di sangue
sio rifornisce
di da:
interessa
i polmoni,
caratterizzata
polmonare, con ostruzione
parziale
dilatazionetessuti.
degli spazi
aerei a valle dei
ossigeno
da distribuire
Questa
totale della
circolazioneaiarteriosa
bronchioli terminali;
condizione èpolmonare.
fisiologicamente
propria
degli
apici
distruzione
delle loro
pareti;
assenza di evidente fibrosi.
polmonari e si riscontra in quadri patologici come
l’embolia polmonare ed enfisema.
∞
0
VA / Q
VA / Q = 1
Q
VA / Q = 0
Q
?
VA / Q = ∞
Q
Composizione
del gas
Bronchioli
Arteriole
polmonari
Arteriole
sistemiche
Aumento PCO2
DILATAZIONE
(Costrizione)
DILATAZIONE
L’organismo tenta
di accoppiare
ventilazione
e
perfusione regolando il diametro di bronchioli e
Diminuzione
COSTRIZIONE
(Dilatazione)
COSTRIZIONE
arteriole
PCO2 attraverso i fattori che compaiono nella
tabella
Aumento PO2
(Costrizione)
DILATAZIONE
COSTRIZIONE
Diminuzione
PO2
(Dilatazione)
COSTRIZIONE
DILATAZIONE
COSTRIZIONE
ARTERIOLARE
NELL’ALVEOLO DI DX
SITUAZIONE NORMALE
Come si può misurare la ventilazione alveolare (VA)?
È possibile misurare il volume di CO2 espirato (VECO2).
Siccome non c’è scambio gassoso nelle vie di
conduzione e l’aria inspirata non dovrebbe
virtualmente contenere CO2, si assume che tutta la
CO2 provenga dal gas alveolare.
Quindi la quantità di CO2 escreta dai polmoni equivale a:
VECO2= VA x FACO2
Questa equazione è nota come equazione della
ventilazione alveolare.
Poiché PACO2 = FACO2 x pressione alveolare totale,
possiamo riscrivere l’equazione vista come:
VECO2= VA x PACO2 x K
dove K tiene conto della trasformazione di FACO2 a PACO2
(1/K= 0.863). Si ha:
VECO2 = VA x PACO2 / 0.863
da cui si ottiene:
VECO2
VA 
 0.863
PACO2
Siccome PACO2 è in equilibrio con il valore di
pressione parziale del sangue arterioso possiamo
usare questo valore (PaCO2)
VA= VECO2 x 0.863 / PaCO2
cioè
VECO 2
PaCO 2 
 0.863
VA
http://www.cellphys.ubc.ca/undergrad_files/Ventilation.pdf
Questa è una delle relazioni più importanti della fisiologia
respiratoria perché pone risalto sulla relazione inversa fra VA
e PaCO2.
Nel processo di ventilazione vedremo che il fattore
sottoposto a rigido controllo è proprio
PaCO2 = 40mmHg.
Se VA aumenta (iperventilazione), PaCO2 diminuisce
Se VA diminuisce (ipoventilazione), PaCO2 aumenta
Quanto ossigeno arriva agli alveoli? Qual è il valore
normale? Per rispondere a questa domanda ci viene
in aiuto l’equazione del gas alveolare che mette in
relazione la PAO2 (pressione alveolare di ossigeno)
con tre variabili: FIO2, PACO2 e quoziente respiratorio
(R).
PIO2= pressione parziale di O2 inspirato
FIO2= concentrazione relativa di O2 nell’aria inspirata
R = rapporto di scambio respiratorio (VCO2 / VO2)
assunto uguale a 0.8
PA O2  PIO2 
PA CO2
R
 FIO2 (Patm  PH 2O ) 
PAO 2  0.21  760mmHg  45mmHg  
PA CO2
R
40mmHg
 100mmHg
0.8
Quindi l’equazione del gas alveolare è
essenziale per calcolare la pressione
alveolare di ossigeno e valutare la pressione
parziale arteriosa di ossigeno e stabilire così
se i polmoni stanno trasferendo ossigeno in
maniera corretta al sangue.