L’apparato respiratorio è l'insieme degli organi e delle strutture che consentono gli scambi gassosi tra l'ambiente circostante (carico di ossigeno) e l'organismo umano (il cui sangue è carico di anidride carbonica). Gli organi dell’apparato respiratorio rendono possibili gli scambi gassosi tra ambiente esterno e corpo umano.
Il naso è situato al centro del viso, in posizione mediana, e costituisce la parte iniziale delle vie respiratorie. Coinvolto nelle attività respiratorie e olfattive, è composto da ossa e cartilagine che ne formano la struttura esterna, che risulta sporgente rispetto al piano del viso. La faringe è un canale che mette in comunicazione la gola con l'esofago. La laringe si presenta come un cilindro cavo. Oltre a essere l'organo responsabile per eccellenza della fonazione, permette il passaggio dell'aria inspirata (da naso e bocca verso i bronchi) ed espirata (dai bronchi verso naso e bocca).
I bronchi sono condotti di forma cilindrica compresi tra la biforcazione della trachea e i bronchioli il cui compito è quello di permettere e assicurare il passaggio dell'aria dalla trachea fino ai bronchioli e agli alveoli polmonari. I bronchioli rappresentano le piccole diramazioni terminali dei bronchi all'interno dei polmoni caratterizzate da un diametro inferiore a un millimetro; questi si diramano ulteriormente fino a presentare, alle loro estremità, gli alveoli polmonari che, a loro volta, si diramano in sacchi (o infundiboli) alveolari, piccole strutture a forma di sacchetto disposte a grappolo d'uva che rappresentano la parte terminale delle vie respiratorie, attraverso le cui pareti avvengono gli scambi gassosi con il sangue.
I polmoni sono i due organi preposti alla fornitura di ossigeno all'organismo e all'eliminazione dell'anidride carbonica dal sangue, ovvero agli scambi gassosi fra ambiente circostante e sangue (processo noto con il nome di ematosi). Situati nella cavità toracica, sono avvolti da una membrana sierosa, la pleura, fondamentale per lo svolgimento delle loro funzioni. Tra di loro risultano separati da uno spazio compreso tra la colonna vertebrale e lo sterno, il mediastino, che comprende al suo interno il cuore, l'esofago, la trachea, i bronchi, il timo e i grossi vasi. Ognuno dei due polmoni all'estremità superiore presenta un apice che si estende verso l'alto fino alla base del collo e, all'estremità inferiore, poggia sul muscolo diaframmatico.
Il loro compito principale è quello di ricevere il sangue carico di anidride carbonica e prodotti di scarto dalla circolazione sanguigna e di ripulirlo: una volta ripulito il sangue viene poi inviato al cuore, da dove viene "spedito" a tutti gli organi e tessuti. I polmoni hanno un alto grado di elasticità che favorisce l'espulsione dell'aria durante l'espirazione. La pleura è la membrana sierosa che ricopre i polmoni. È formata da due foglietti, chiamati foglietti pleurici: uno, il foglietto pleurico parietale (detto anche "pleura parietale"), riveste esternamente i polmoni e li divide dalla parete toracica; l'altro, il foglietto pleurico viscerale (chiamato anche "pleura viscerale"), aderisce alla superficie interna del polmone.
Struttura e Funzione degli Alveoli Polmonari
Il termine alveolo deriva dal latino alveolus → piccola cavità. A dispetto delle ridotte dimensioni, gli alveoli polmonari sono preposti ad una funzione importantissima: lo scambio di gas respiratori tra il sangue e l'atmosfera. Per questa ragione sono considerati l'unità funzionale del polmone, cioè le più piccole strutture in grado di svolgere tutte le funzioni cui è preposto.
La maggior parte degli alveoli polmonari si riunisce in gruppi situati all'estremità di ogni bronchiolo respiratorio. Attraverso quest'ultimo ricevono l'aria atmosferica proveniente dai tratti contigui superiori delle vie aeree (bronchioli terminali, bronchioli, bronchi terziari, secondari e primari, trachea, laringe, faringe, nasofaringe e cavità nasali). Gli alveoli polmonari si presentano come piccole camere d'aria di dimensione sferica od esagonale, con diametro medio di 250-300 micrometri in fase di massima insufflazione. Il ruolo primario degli alveoli è arricchire il sangue di ossigeno e ripulirlo dall'anidride carbonica.
Per avere un'idea della complessità di queste diramazioni, basti pensare che ciascun polmone contiene all'incirca 150-200 milioni di alveoli; nel loro insieme, le superfici alveolari raggiungono un'estensione impressionante, simile a quella di un campo da tennis (75 m2, cioè circa 40 volte la superficie esterna del nostro corpo). Proprio a livello degli alveoli avviene lo scambio di gas tra l'aria ed il sangue, che cede vapore acqueo ed anidride carbonica, caricandosi di ossigeno.
Ogni alveolo polmonare presenta un'elevata vascolarizzazione, garantita da numerosissimi capillari. Ciascun alveolo è circondato da centinaia di sottilissimi capillari, il cui diametro è talmente esiguo (5-6 µm) da permettere il passaggio di un solo globulo rosso, mentre la peculiare sottigliezza delle loro pareti agevola lo scambio e la diffusione dei gas respiratori. All'interno degli alveoli polmonari, il sangue è separato dall'aria da una sottilissima membrana. La sottile membrana che delimita le pareti alveolari dona ai polmoni il caratteristico aspetto spugnoso.
Il sangue ricco di ossigeno proveniente dalle vene polmonari giunge al ventricolo sinistro del cuore. Dopodiché, grazie all'attività del miocardio, viene spinto in tutte le parti del nostro organismo. Il sangue da "ripulire", invece, parte dal ventricolo destro e tramite le arterie polmonari giunge ai polmoni.
In un soggetto a riposo, il quantitativo di ossigeno scambiato tra l'aria alveolare ed il sangue si aggira attorno ai 250-300 ml al minuto, mentre il quantitativo di anidride carbonica diffusa dal sangue all'aria alveolare è di circa 200-250 ml.
Istologia degli Alveoli
L'epitelio pavimentoso semplice è formato da un singolo strato di cellule più larghe che alte, con un nucleo fortemente appiattito e disposte a formare una sottile pavimentazione. Questo epitelio forma una barriera sottile facilmente penetrabile, con funzioni di filtraggio e di scambio gassoso. La maggior parte dell'epitelio alveolare è formato da cellule di tipo I, che si dispongono a formare uno strato cellulare continuo. La morfologia di queste cellule è molto particolare, perché sono molto sottili e presentano un piccolo rigonfiamento in corrispondenza del nucleo, dove si ammassano i vari organuli.
L'epitelio alveolare è composto anche da cellule di tipo II, sparse singolarmente o a gruppi di 2-3 unità tra le cellule di tipo I. Le cellule settali possiedono due principali funzioni. La prima è quella di secernere un liquido ricco di fosfolipidi e proteine, detto surfactante; la seconda è di riparare l'epitelio alveolare quando è seriamente danneggiato. Il liquido surfactante, secreto continuamente dalle cellule settali, è in grado di prevenire l'eccessiva distensione ed il collasso degli alveoli. Inoltre, contribuisce a rendere più agevole lo scambio di gas tra l'aria alveolare ed il sangue.
Senza la produzione di surfactante da parte delle cellule di tipo II, si svilupperebbero seri problemi respiratori, come il collasso totale o parziale del polmone (atelettassia). Negli alveoli polmonari si registra la presenza di cellule immunitarie. In particolare, i macrofagi alveolari sono deputati all'eliminazione di tutte quelle sostanze potenzialmente dannose, come pulviscolo atmosferico, batteri e particelle inquinanti. Non a caso, questi derivati dei monociti sono noti come cellule del pulviscolo o della polvere.
Gli pneumociti sono le cellule che costituiscono l’epitelio che riveste gli alveoli polmonari. Si distinguono pneumociti di I e II tipo. Gli pneumociti di I tipo sono cellule appiattite il cui citoplasma si solleva, nella porzione che accoglie il nucleo, verso la cavità dell’alveolo. Il citoplasma è relativamente povero di organuli e può contenere vescicole di pinocitosi soprattutto nel versante che prospetta verso la membrana basale.
Gli pneumociti di II tipo sono cellule tondeggianti e sporgenti nel lume dell’alveolo. Possono trovarsi isolate o in piccoli gruppi. La membrana, nella parte volta verso il lume dell’alveolo, si solleva in microvilli e può essere libera o parzialmente ricoperta da espansioni laminari delle cellule del 1° tipo. La parte che volge verso la membrana basale si solleva in digitazioni. Il nucleo è centrale od occupa la parte profonda delle cellule; il citoplasma presenta numerosi mitocondri e lisosomi, un reticolo endoplasmatico granulare ben sviluppato, ribosomi liberi e poliribosomi a rosetta.
Nel citoplasma dei pneumociti di 2° tipo si trovano inoltre voluminosi inclusi delimitati da membrane e contenenti sistemi di lamelle parallele o concentriche. Queste formazioni, denominate corpi multilamellari, si trovano in sede perinucleare oppure in vicinanza dell’apice, addossati al plasmalemma con il quale possono fondersi, riversando quindi il loro contenuto all’esterno. I corpi multilamellari si formano a partire da corpi multivescicolari che vengono considerati come parte del sistema lisosomiale degli pneumociti di 2° tipo. I corpi multilamellari contengono lipoproteine ad azione surfactante; questi materiali, secreti dai pneumociti, si stratificano sulla superficie interna dell’alveolo.
I surfactanti prodotti dagli pneumociti di 2° tipo hanno la funzione di mantenere dilatati gli alveoli e quindi di permettere l’utilizzazione massima della superficie respiratoria alveolare ai fini degli scambi gassosi fra aria e sangue. Essi vengono talvolta visti aderenti alla superficie alveolare in configurazioni strutturali che prendono il nome di mielina tubulare.
Altre Strutture Associate agli Alveoli
Adiacenti è conosciuta come setto interalveolare ed è costituita da epitelio alveolare (con le sue cellule di 1° e 2° tipo), capillari alveolari e sovente da uno strato di tessuto connettivo. Gli alveoli polmonari possono essere collegati ad altri alveoli adiacenti tramite piccolissimi fori, noti come pori di Khor. L'acino polmonare rappresenta il territorio di parenchima dipendente da un bronchiolo terminale. Gli acini polmonari rappresentano le ultime porzioni del lobulo polmonare. I lobuli polmonari vanno a costituire le zone bronco-polmonari.
| Struttura | Descrizione | Funzione |
|---|---|---|
| Alveoli Polmonari | Piccole camere d'aria sferiche o esagonali | Scambio di gas respiratori tra sangue e atmosfera |
| Pneumociti di Tipo I | Cellule appiattite che formano uno strato continuo | Formano la maggior parte dell'epitelio alveolare |
| Pneumociti di Tipo II | Cellule sparse che secernono surfactante | Prevengono il collasso alveolare e facilitano lo scambio gassoso |
| Surfactante | Liquido ricco di fosfolipidi e proteine | Riduce la tensione superficiale negli alveoli |
| Macrofagi Alveolari | Cellule immunitarie presenti negli alveoli | Eliminano sostanze dannose come polvere e batteri |
| Setto Interalveolare | Parete tra alveoli adiacenti | Costituita da epitelio alveolare, capillari e tessuto connettivo |
| Pori di Khor | Piccoli fori che collegano alveoli adiacenti | Permettono la comunicazione tra alveoli |
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