Sistema respiratorio

La respirazione, segnalata dal visibile abbassarsi e alzarsi della cassa toracica, è una delle funzioni fondamentali dell'organismo umano e dipende dall'espansione e dallo svuotamento dei polmoni. Il sistema respiratorio è formato dalle vie aeree (il naso, la faringe, la laringe, la trachea e i bronchi) e dai polmoni a cui è affidato il compito fondamentale di rifornire il sangue di ossigeno e di liberarlo dall'anidride carbonica. Per svolgere queste due funzioni l'atto respiratorio si svolge in due fasi: l'inspirazione e l'espirazione. Durante l'inspirazione l'aria ricca di ossigeno entra nei polmoni grazie ad un movimento di espansione della cassa toracica, la quale aumenta di volume. Un ruolo importante è svolto dal diaframma, il muscolo posto tra la cavità toracica e l'addome: in posizione di riposo è a forma di cupola, ma durante l'ispirazione si appiattisce e contemporaneamente i muscoli intercostali si contraggono e spingono in alto e in fuori la cassa toracica (di conseguenza si espandono anche i polmoni). Più intensa è l'azione dei muscoli intercostali più aria entra nei polmoni. Durante l'espirazione, invece, i muscoli e il diaframma si rilasciano e l'aria povera d'ossigeno viene espulsa passivamente. Ciò determina una costrizione della gabbia toracica e una contrazione dei polmoni che, essendo molto elastici, espellono l'aria. Il processo di respirazione quindi è automatico, ossia avviene senza il nostro intervento grazie ai centri nervosi, che inviano impulsi al muscolo del diaframma e ai muscoli polmonari. Il nostro apparato respiratorio è in grado di ricambiare circa 8 litri di aria al minuto fino a arrivare ai 200 litri in condizioni di stress.

Le vie respiratorie

Per trasformare l'energia delle sostanze nutritive, come lo zucchero, in energia utilizzabile, la maggior parte delle cellule si servono di un processo biochimico chiamato "respirazione cellulare". La produzione di energia attraverso la respirazione cellulare richiede un rifornimento continuo di ossigeno e, di contro, genera anidride carbonica. Il sistema respiratorio provvede allo svolgimento della respirazione cellulare prelevando l'ossigeno dall'ambiente ed eliminando l'anidride carbonica dall'organismo. Ma in che modo? Servendosi delle vie respiratorie o aeree che portano l'aria ai polmoni.

Naso
Attraverso le sue narici l'aria entra nel nostro corpo. Il naso è un ambiente caldo e umido perché le cellule che rivestono gli spazi interni sono riscaldate dal sangue e producono acqua e una sostanza viscosa, il muco, utile per intrappolare polvere e batteri. L'aria viene riscaldata per evitare che il freddo danneggi gli organi, umidificata perché non si danneggi il tessuto polmonare e purificata dalle sostanze estranee. Nel naso ci sono cellule sensibili agli odori.

Faringe e Laringe
Dal naso l'aria passa alla faringe, situata dietro la lingua. È una cavità membranosa a forma di imbuto che consente il passaggio dell'aria (e degli alimenti) nell'apparato digerente. Nel punto in cui il canale dell'aria e il canale alimentare si separano, si trova una spessa membrana, l'epiglottide, ossia una piega che impedisce al cibo di penetrare nelle vie aeree.

Dalla faringe l'aria passa quindi nella laringe, organo cavo rivestito internamente da una mucosa e costituito da legamenti e cartilagini. La laringe contiene le corde vocali, ossia membrane che vibrano al passaggio dell'aria e producono suoni che poi sono trasformati in parole dai movimenti della lingua e delle labbra.

Trachea e bronchi
Dalla laringe l'aria passa nella trachea, un tubo flessibile lungo circa 12 centimetri e formato da anelli di cartilagine aperti posteriormente a forma di "C". All'interno della trachea si trovano delle ciglia vibratili che servono ad allontanare eventuali corpi estranei (provocando un colpo di tosse) e quindi a purificare l'aria.

La parte inferiore della trachea si divide in due rami (i bronchi) che si dirigono ciascuno verso il proprio polmone, destro o sinistro, ramificandosi in rami sempre più piccoli (i bronchioli). Questi ultimi terminano negli alveoli polmonari, piccole vesciche avvolte da capillari sanguigni. I bronchi, i bronchioli e gli alveoli polmonari costituiscono l'albero bronchiale: la parte dell'albero che arriva ai bronchioli è quasi esclusivamente deputata alla funzione di trasporto, mentre negli alveoli prevale lo scambio gassoso: l'aria diventa più ricca di biossido di carbonio e più povera di ossigeno.

Gabbia toracica
La gabbia toracica contiene i polmoni, che poggiano su un robusto muscolo, il diaframma. La funzione del diaframma, che in posizione di riposo è a forma di cupola, è di proteggere i polmoni.

Polmoni
I polmoni occupano gran parte dello spazio interno del torace. Il polmone destro é più grande del sinistro.La loro superficie esterna è rivestita da una membrana, la pleura, formata da due strati, uno aderente ai polmoni e l'altro alla gabbia toracica: tra i due c'è il liquido pleurico che funziona da lubrificante, facilitando il movimento di contrazione ed espansione dei polmoni.
I polmoni sono gli organi che permettono la respirazione e la ventilazione. La più piccola unità polmonare visibile a occhio nudo è il lobulo. Un lobulo è costituito da uno o più bronchioli, da rami arteriosi e venosi del circolo bronchiale e da migliaia di alveoli. Questi ultimi possiedono una piccolissima parete epiteliale intorno alla quale capillari estremamente sottili trasportano sangue povero di ossigeno.

Come facciamo a respirare

La respirazione consiste nell'assunzione di ossigeno e nell'eliminazione di anidride carbonica e avviene in due fasi: inspirazione ed espirazione. Nella prima l'aria dopo aver attraversato le vie aeree superiori e i bronchi penetra negli alveoli polmonari, nella seconda i polmoni espellono l'aria. Il ritmo della respirazione è automatico, ma i muscoli coinvolti sono volontari e ogni loro contrazione è stimolata da impulsi nervosi.

Inspirare...espirare
La respirazione funziona come una pompa ad aria: i due movimenti che assicurano l'assunzione di aria dall'esterno e l'eliminazione dell'anidride carbonica sono l'inspirazione e l'espirazione, che avvengono grazie alla contrazione e al rilassamento di alcuni muscoli come il diaframma che, abbassandosi, consente ai polmoni di espandersi e, alzandosi, consente loro di svuotarsi. Durante l'inspirazione l'aria contenente ossigeno entra nel naso e da qui passa alle altre vie respiratorie per arrivare ai polmoni. Finita l'inspirazione, nei polmoni si verifica uno scambio gassoso nel corso del quale l'aria cede ossigeno al sangue e il sangue cede anidride carbonica all'aria. Terminato lo scambio gassoso, l'aria contenente anidride carbonica viene espulsa dai polmoni e ripercorre a ritroso le vie respiratorie per essere restituita all'ambiente esterno.
Cioè, consente di mantenere sufficiente, all'interno dei polmoni, la pressione parziale di ossigeno (necessario alla combustione a livello cellulare) e di espellere l'anidride carbonica (prodotta dalla combustione).

Respirazione artificiale
Se il respiro è cessato (come può accadere in caso di avvelenamento, ostruzione delle vie respiratorie, ictus, infarto), è possibile ricorrere alla respirazione artificiale, una tecnica rianimatoria di emergenza che può salvare la persona se praticata tempestivamente: il respiro cessa sempre prima che il cuore si fermi. Il metodo più efficace è quello bocca a bocca. Dopo aver adagiato il paziente sul dorso, su una superficie rigida, il soccorritore inclina indietro la testa del paziente, in modo che il mento sia rivolto verso l'alto. Poi gli chiude le narici con le sue dita e, dopo aver inspirato profondamente, porta la propria bocca su quella del paziente e insuffla l'aria inspirata da lui stesso, finché non osserva la gabbia toracica del paziente che si solleva e si abbassa e avverte la sua espirazione passiva.

Respirazione e ventilazione
La respirazione è lo scambio dei gas all'interno di determinati comparti (cellulare, alveolare, ecc.); la ventilazione, invece, rappresenta lo scambio di aria tra atmosfera e alveoli, e chiaramente avviene solo all'interno del polmone. La respirazione è il risultato di due diversi processi. Il primo, chiamato respirazione esterna o polmonare, consiste nello scambio tra l'ossigeno presente nell'aria e l'anidride carbonica proveniente dalle cellule. Avviene negli alveoli polmonari per diffusione: l'ossigeno, presente in alta concentrazione, si diffonde attraverso le pareti degli alveoli e passa nei vasi capillari che li circondano. Qui si lega al sangue, che lo trasporta a tutte le cellule del corpo. Allo stesso tempo l'anidride carbonica presente nei capillari in alta concentrazione si diffonde, passa negli alveoli polmonari e, attraverso l'aria, viene espulsa all'esterno.
Il secondo processo, chiamato respirazione interna o cellulare, consiste nell'utilizzo dell'ossigeno da parte delle cellule per la combustione delle sostanze nutritive, con conseguente produzione di anidride carbonica.
Avviene nelle cellule, in particolare nei mitocondri. L'ossigeno e l'anidride carbonica si scambiano ancora per diffusione. Il primo, presente in alta concentrazione nei vasi sanguigni, si diffonde attraverso le pareti dei capillari e penetra nelle cellule, dove viene utilizzato dai mitocondri per la combustione delle sostanze nutritive. Allo stesso tempo l'anidride carbonica prodotta dalla combustione, presente in alta concentrazione nelle cellule, si diffonde attraverso la membrana cellulare e passa nei capillari: qui si lega al sangue che la porta negli alveoli polmonari.

Insufficienza respiratoria

Se si altera in modo grave lo scambio gassoso tra aria atmosferica e sangue arterioso si ha una riduzione dell'ossigeno nel sangue e una ritenzione di anidride carbonica. Si parla allora di insufficienza respiratoria.Può essere causata dall'ostruzione delle vie aeree (quelle superiori possono essere ostruite da corpi estranei, quelle inferiori soprattutto da asma bronchiale e broncopneumopatia cronica ostruttiva riacutizzata), da disfunzioni del tessuto polmonare e da insufficienza ventilatoria (se l'anidride carbonica non viene eliminata dai polmoni con la solita efficienza si accumula nel sangue e pertanto aumenta). L'insufficienza respiratoria può essere cronica o acuta.

Forma cronica
È causata da malattie polmonari (bronchite, enfisema, asma bronchiale, ecc.) ormai in forma cronica e in cui si verifica il progressivo deterioramento dell'albero respiratorio. I sintomi più comuni sono:

• difficoltà di respirazione (soprattutto in caso di sforzi e attività fisica)
• tosse con catarro secca
• fischi respiratori.

A volte il malato può essere cianotico (colorazione grigio-blu della cute per la diminuzione dell'ossigeno a livello periferico) e avere atti respiratori più frequenti e superficiali. Talvolta presenta stato di agitazione, insonnia, cambiamento della personalità e confusione mentale, sintomi che spesso vengono scambiati per disturbi psichici.

Forma acuta
Respiro affannato, aumento della frequenza respiratoria e cardiaca, uno stato di confusione mentale per la carenza di afflusso di ossigeno al cervello, sudorazione fredda, palpitazioni, mal di testa e sbandamenti: sono questi i sintomi più comuni che si manifestano di solito all'improvviso.

I fattori scatenanti possono essere:

• malattia polmonare cronica, che all'improvviso si aggrava
• il fumo: la nicotina può determinare l'ostruzione delle vie aeree sia perché fa aumentare la secrezione di muco, sia perché causa contrazioni della muscolatura bronchiale
• nei pazienti anziani, costretti a letto e in condizioni generali non buone, anche una semplice influenza può scatenare un attacco
• in persone sane l'attacco può avvenire in seguito a un evento accidentale, per esempio un trauma del torace.

La polmonite, l'insufficienza cardiaca sinistra e i fenomeni di trombosi e di embolia polmonare possono saltuariamente provocare un'insufficienza respiratoria.

Test consigliati
Per la diagnosi di insufficienza respiratoria acuta o cronica ci si avvale di alcuni specifici esami strumentali:

• l'emogasanalisi arteriosa (EGA), ossia la misurazione dei gas del sangue arterioso (soprattutto ossigeno e anidride carbonica). Si preleva un piccolo quantitativo di sangue arterioso e si invia immediatamente il campione al laboratorio, dove un apparecchio automatico leggerà la risposta
• la spirometria consente di valutare i diversi volumi respiratori. Il paziente deve respirare all'interno di un tubo collegato a un apparecchio (spirometro) che registra le variazioni dei volumi di aria nei polmoni durante l'inspirazione e l'espirazione. L'esame permette di stabilire se l'insufficienza respiratoria è dovuta a una broncopatia ostruttiva o restrittiva
• la radiografia, per verificare un eventuale versamento polmonare o un processo infiammatorio broncopolmonare diffuso, l'ingrossamento del cuore o l'enfisema
• l'esame dell'espettorato serve a individuare lo presenza di eventuali infezioni che possono provocare l'ostruzione delle vie aeree con conseguente insufficienza respiratoria.

Come curarla
Il trattamento farmacologico è mirato alla cura della malattia di base (bronchite, enfisema, ecc.). I farmaci utilizzati sono:

• antinfiammatori, per ridurre lo stato d'infiammazione
• broncodilatatori, per aumentare il calibro dei bronchi
• fluidificanti, per rendere più liquide le secrezioni bronchiali.

La terapia riabilitativa funzionale consiste in una serie di massaggi e di ginnastica (agli inizi passiva, ossia fatta con l'ausilio di appositi macchinari o del fisioterapista, e successivamente attiva). La riabilitazione funzionale consente di recuperare gradualmente il tono dei muscoli respiratori, di facilitare la rimozione di catarro dai bronchi, di riacquistare la giusta frequenza respiratoria e di riabituare il malato a utilizzare il diaframma.
In caso di crisi respiratoria, si ricorre alla somministrazione di ossigeno. La terapia con ossigeno consiste nel far respirare al paziente aria arricchita con ossigeno attraverso respiratori collegati a bombole sotto pressione. In genere i respiratori sono maschere facciali oppure cannule da introdurre nel naso. Nella quantità di ossigeno da erogare all'ammalato occorre attenersi sempre alla prescrizione del medico. Nell'eventualità di un episodio acuto di insufficienza respiratoria si dovrà erogare subito l'ossigeno.