L’apparato respiratorio è una struttura anatomica adatta alla respirazione, presente sia nelle piante che negli animali.

Negli animali terrestri la superficie respiratoria è situata all’interno, ed è costituita, in particolar modo nei tetrapodi, dalle vie aeree, dai polmoni e da eventuali annessi come i sacchi aeriferi. L’apparato respiratorio permette gli scambi gassosi di ossigeno ed anidride carbonica attraverso l’emoglobina negli eritrociti del sangue secondo un processo chiamato ematosi. Lo scambio dei gas avviene in piccoli sacchi cavi detti alveoli, nei mammiferi e nei rettili, e atri negli uccelli.

Nella maggior parte dei pesci e in molti altri animali acquatici (sia vertebrati che invertebrati) l’apparato respiratorio è costituito da branchie, che sono organi parzialmente o completamente esterni, immersi nell’ambiente acquoso.

Altri animali, come gli insetti, hanno sistemi respiratori con caratteristiche anatomiche molto semplici; negli anfibi anche la pelle gioca un ruolo importante nello scambio di gas. Le piante hanno sistemi respiratori, ma la direzione dello scambio gassoso può essere opposta a quella negli animali. L’apparato respiratorio nelle piante comprende caratteristiche anatomiche come gli stromi.

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prima parte:

https://www.youtube.com/watch?v=rln518sWSCI

seconda parte:

https://www.youtube.com/watch?v=38wTVq9tKEE&t=108s

Anatomia

ANATOMIA

Albero respiratorio: 1. Trachea 2. Bronco 3. Bronco lobulare 4. Bronco segmentale 5. Bronchioli 6. Dotto alveolare 7. Alveolo

Nell’uomo e in altri mammiferi, l’anatomia di un tipico sistema respiratorio è costituito da differenti parti che sono:

• gli organi cavi da dove passano aria e gas, i quali vengono convogliati all’interno o all’esterno dei polmoni rispettivamente durante i processi di inspirazione ed espirazione;
• i polmoni, in cui avviene lo scambio di gas con il sangue, a livello degli alveoli.

Ad essi vanno ad aggiungersi eventuali organi ausiliari, tra cui:

• la cassa toracica, costituita da costole, vertebre toraciche e sterno, che fornisce il supporto strutturale;
• i muscoli, come il diaframma e i muscoli intercostali, che permettono l’allargamento della gabbia toracica e l’espansione dei polmoni

Il tratto respiratorio può essere diviso in un tratto superiore e inferiore. Il tratto superiore comprende il naso e le cavità nasali, i seni paranasali, la faringe e la parte della laringe al di sopra delle corde vocali. Il tratto inferiore invece comprende la parte inferiore della laringe, la trachea, i bronchi, i bronchioli e gli alveoli.

Le vie respiratorie del tratto inferiore vengono spesso definite albero tracheobronchiale. La trachea e i bronchi, così come i bronchioli più grandi hanno la funzione di portare l’aria ai bronchioli respiratori, ai dotti alveolari e agli alveoli, dove avviene lo scambio di gas.

I primi bronchi a ramificarsi dalla trachea sono i bronchi principali di destra e di sinistra. I bronchi entrano nei polmoni tramite l’ilo,dove si diramano in bronchi secondari più stretti detti bronchi lobulari, che a loro volta si diramano in bronchi segmentali. In media il numero di diramazioni dell’albero respiratorio nell’uomo adulto sono 23, mentre il topo ne ha solo 13.

Gli alveoli sono la parte finale dell’albero, a fondo cieco, perciò l’aria che li penetra deve uscire attraverso lo stesso percorso.

Uomo

Dal punto di vista della struttura l’apparato respiratorio umano è costituito da:

• naso esterno (fosse nasali e cavità nasali);
• faringe;
• laringe;
• trachea;
• bronchi e bronchioli;
• polmoni costituiti da alveoli polmonari;
• pleura (costituito da pleura interna ed esterna, al cui interno è presente il liquido pleurico).

Vie aeree

Le vie aeree sono formate da organi cavi in cui le sostanze gassose vengono trasportate da o verso i a polmoni. I polmoni devono essere mantenuti costantemente liberi, motivo per cui sono sostenuti esternamente da una struttura ossea, cartilaginea e muscolare. Pur essendo in continuità tra di loro, le viee aeree vengono suddivise in vie aeree superiori ed inferiori, in base ad aspetti organogenetici e clinici.

• Le vie aeree superiori sono costituite dal naso esterno e cavità orali, insieme con le fosse nasali e seni paranasali; la faringe, la laringe e la trachea. Questo tratto è parzialmente in comune con l’apparato digerente, ed ha diverse funzioni accessorie come l’umidificazione ed il riscaldamento dell’aria, oltre alla cattura del pulviscolo e dei microrganismi derivati dall’esterno per mezzo del muco, espulso verso l’alto tramite le ciglia dell’epitelio. Gli organi delle vie aeree superiori derivano dai quattro archi faringei, che compaiono circa alla quinta settimana di sviluppo embrionale.
• Le vie aeree inferiori sono costituite dai bronchi, che sono a loro volta costituiti da anelli di tessuto di cartilagine sulla parte anteriore, e da tessuto connettivo nella parte posteriore.

Polmoni

Il polmone è l’organo essenziale per la respirazione dei vertebrati. La sua principale funzione è di trasportare l’ossigeno dall’atmosfera al sangue e di espellere l’anidride carbonica dal sangue verso l’ambiente esterno. I polmoni possono funzionare indipendentemente l’uno dall’altro, sia per il nutrimento che per la vascolarizzazione. Sono rivestiti da una membrana chiamata pleura viscerale, che a sua volta si continua in una pleura parietale che riveste la cavità toracica. Il sottile spazio tra le due membrane, spazio pleurico, è ripieno di un liquido che riduce l’attrito tra polmone e parete toracica e aiuta a creare una pressione negativa tra le due membrane, impedendo il collasso dei polmoni e la chiusura delle vie aeree inferiori.

La trachea si biforca in due bronchi, ciascuno dei quali conduce ad un polmone. All’interno dei polmoni, i bronchi si ramificano ripetutamente in tubi sempre più sottili chiamati bronchioli, i quali terminano in grappoli di sacche aeree chiamate alveoli. Quest’ultimi cedono al sangue l’ossigeno appena inalato, scambiandolo con l’anidride carbonica, che lo stesso sangue ha trasportato da tutto l’organismo.

Fisiologia

Inspirazione ed espirazione

L’atto respiratorio si divide in due fasi: inspirazione ed espirazione.

L’inspirazione avviene grazie alla contrazione dei muscoli intercostali e del diaframma, che provoca un aumento di volume polmonare e una diminuzione della pressione intrapleurica: ne consegue un’aspirazione dell’aria nei polmoni.

L’espirazione solitamente è passiva, determinata dal rilascio della forza elastica del parenchima polmonare. Il volume toracico diminuisce, i polmoni vengono compressi e l’aria espulsa.

In un uomo adulto con un’inspirazione normale vengono introdotti circa 0.5 litri di aria, mentre con un’inspirazione forzata si arriva a circa 3 litri di aria introdotta. Con un’espirazione forzata si espellono circa 1.1 litri di aria. Il totale di tutta questa aria è di circa 4.8 litri d’aria, e viene detta capacità vitale. Nei polmoni rimane sempre un volume residuo d’aria di 1,2 litri. La capacità polmonare totale è di 5.8 litri.

A livello alveolare vi è uno scambio dei gas tra aria e sangue: l’ossigeno passa dall’alveolo al sangue e l’anidride carbonica dal sangue all’alveolo per diffusione o secondo gradiente di concentrazione (passaggio passivo). Anche a livello cellulare l’ossigeno passa da sangue a cellula e l’anidride carbonica da cellula a sangue per diffusione.

Entrambi i gas vengono portati in tutto il corpo attraverso il circolo ematico. L’ossigeno si lega all’atomo di ferro dell’eme, gruppo prostetico dell’emoglobina contenuta all’interno dei globuli rossi, per essere trasportato ai tessuti; l’anidride carbonica si lega invece all’acqua presente nel sangue.

Patologie

Le vie respiratorie e i polmoni sono bersaglio di malattie gravi provocate da batteri, virus e sostanze tossiche (gas, polveri ecc.), nonché da tumori: i primi possono penetrare con facilità nell’apparato respiratorio insieme all’aria inspirata. I disturbi del sistema respiratorio possono essere classificati in diversi gruppi generali:

• Condizioni ostruttive delle vie aeree (ad es. enfisema, bronchite, asma)

• Condizioni restrittive polmonari (ad es. fibrosi, sarcoidosi, versamento pleurico)
• Malattie vascolari (ad es. edema polmonare, embolia polmonare, ipertensione polmonare)
• Malattie infettive, ambientali e di altro tipo (ad es., polmonite, tubercolosi, asbestosi)
• Tumori primitivi (ad es. carcinoma bronchiale, mesotelioma)
• Tumori secondari (ad es. tumori metastatici)
• Tensioattivi insufficienti (ad es. sindrome da stress respiratorio dei neonati).