L'apparato respiratorio nell'uomo

Nell'uomo l'apparato respiratorio è costituito da due parti, le vie aeree e i polmoni, adibiti rispettivamente alla conduzione e allo scambio dei gas.

L'ingresso e l'uscita dell'aria dall'apparato respiratorio prende il nome complessivo di ventilazione ed è divisa in due atti respiratori, l'inspirazione e l'espirazione; nel primo si introduce aria, nel secondo la si espelle.

  Le vie aeree

Le vie aeree sono formate da un insieme di condotti che trasportano l'aria ai polmoni.

L'aria viene introdotta attraverso le cavità nasali e la bocca; entra quindi nella faringe (canale comune all'apparato respiratorio e a quello digerente) e da qui nella laringe. Al di sotto della laringe si apre la trachea, che all'altezza della quarta o quinta vertebra cervicale si biforca dando origine ai bronchi.

Internamente i bronchi sono tappezzati da mucosa rivestita da un epitelio cigliato ricco di cellule specializzate che secernono muco. I bronchi subiscono una serie di ramificazione dando origine all'albero bronchiale: le diramazioni di lume minore prendono il nome di bronchioli (v. fig. 19.5). Il movimento ritmico delle ciglia favorisce il flusso del muco, spingendo le particelle di polvere intrappolate ed eventuali microrganismi dannosi verso la gola, in modo che possano essere deglutiti e distrutti dall'ambiente acido dello stomaco o, in alternativa, espulsi con la tosse.

I polmoni sono contenuti nella gabbia toracica e poggiano sul diaframma. Sono rivestiti da una membrana sierosa (pleura) costituita da due foglietti, separati dal liquido pleurico, che ne facilita lo scorrimento durante l'atto respiratorio.

I polmoni hanno una consistenza spugnosa riconducibile alla loro struttura: sono infatti formati da milioni di piccole sacche piene d'aria disposte a grappolo dette alveoli. Ogni alveolo è situato all'estremità di un bronchiolo. Gli alveoli costituiscono la sede effettiva degli scambi gassosi: grazie a essi (presenti in un numero variabile da 1,5 a 2,5 milioni in ogni polmone) in un adulto di corporatura media la superficie polmonare coinvolta nello scambio di gas respiratori ha un'estensione pari a circa 90 m². Nella sottile parete alveolare, costituita da un unico strato di cellule epiteliali, scorre una rete di capillari che origina dalle ultime diramazioni delle arterie polmonari (v. fig. 19.6).

Il sangue contenuto in un capillare è separato dall'aria presente negli alveoli esclusivamente dalla parete del capillare e dalle cellule epiteliali disposte in un solo strato: una barriera sottilissima che favorisce lo scambio di ossigeno e diossido di carbonio.

L'ossigeno diffonde dall'aria presente negli alveoli, che ne è satura, al sangue circolante nei capillari, povero di questo gas. Entra nei globuli rossi, si lega all'emoglobina ed esce dal polmone attraverso le 2 vene polmonari, che portano sangue ossigenato all'atrio sinistro del cuore. Il diossido di carbonio, portato dai capillari che irrorano gli alveoli, compie il percorso inverso, diffondendo negli alveoli per poi essere espulso alla successiva espirazione.

La respirazione è controllata principalmente da cellule nervose che costituiscono il centro del respiro, situato nel midollo allungato, una delle tre parti che formano il tronco encefalico . Il centro del respiro è costituito da due centri nervosi separati, che controllano l'inspirazione e l'espirazione.

Le cellule nervose del centro inspiratorio inviano segnali elettrici che modificano la frequenza respiratoria a seconda delle necessità. Questi stimolano i due nervi che innervano il diaframma e quelli che controllano i muscoli posti tra una costa e l'altra (intercostali).

Durante una respirazione tranquilla, le cellule nervose del centro espiratorio rimangono inattive: l'espirazione è un processo automatico, che si verifica quando i muscoli della gabbia toracica e il diaframma si rilasciano.

Specifiche strutture dette recettori chimici, situate in prossimità del midollo allungato, vengono attivate da determinati stimoli chimici. Per esempio, in risposta a un aumento della concentrazione di diossido di carbonio nel sangue, inviano impulsi nervosi al centro inspiratorio, determinando l'accelerazione della frequenza respiratoria. Il diossido di carbonio in eccesso viene così eliminato con l'espirazione. La risposta è analoga quando la concentrazione di ossigeno nel sangue scende al di sotto del livello considerato critico.

Altri fattori che inducono un aumento della frequenza respiratoria sono il rialzo della temperatura corporea, conseguente per esempio a uno sforzo fisico, le emozioni intense e gli stimoli inviati dai recettori presenti nei muscoli e nelle articolazioni nel corso di attività sportive.