LA RESPIRAZIONE UMANA

Come in tutti i vertebrati, negli esseri umani i polmoni sono racchiusi nel torace, sostenuto dalle coste e dotato di una base a cupola formata dal diaframma. Le coste sono inclinate verso il basso e in avanti e quando vengono sollevate per azione dei muscoli intercostali, il volume del torace aumenta. Il volume toracico viene accresciuto anche dalla contrazione verso il basso dei muscoli del diaframma. All'interno del torace, i polmoni sono mantenuti vicini alla parete del torace dalla pressione atmosferica. Quando il torace aumenta di volume, anche i polmoni si espandono riempiendosi dell'aria inspirata attraverso le vie aeree. Il rilassamento dei muscoli che provocano l'espansione del torace permette ai gruppi muscolari opposti di riportare il torace in posizione contratta, spingendo l'aria fuori dai polmoni. In genere, a ogni respiro entrano ed escono dai polmoni fino a 500 cc di aria, il cosiddetto volume corrente. Circa 3000 cc di altra aria (volume di riserva inspiratoria) possono essere inspirati attraverso un'inspirazione forzata e poi espirati, mentre altri 1000 cc (volume di riserva espiratoria) possono essere espulsi con un'espirazione forzata. La somma di queste tre quantità dà la capacità vitale. Nei polmoni restano sempre circa 1200 cc di aria che non possono essere espirati (volume residuo o alveolare). Nell'uomo, i polmoni hanno una forma grossolanamente piramidale, che si adatta alla forma del torace. Non sono perfettamente simmetrici: il polmone destro è formato da tre lobi, mentre il sinistro è formato da due lobi e, vicino al margine mediano della base, presenta l'incisura cardiaca nella quale è collocato il cuore. Sul lato mediano di ciascun polmone si trova il peduncolo polmonare, formato dai bronchi, dalle arterie e dalle vene polmonari. Quando penetra all'interno del polmone, il bronco si suddivide ripetutamente fino a terminare nel lobulo, l'unità strutturale e funzionale polmonare. Le arterie e le vene polmonari che accompagnano il bronco si dividono anch'esse negli stessi punti; le arteriole e le venule dei lobuli sono collegate attraverso un denso reticolo di capillari posti sulle pareti delle cellule polmonari. Anche i nervi del plesso polmonare e i vasi linfatici sono distribuiti nello stesso modo. All'interno del lobulo, il bronchiolo si divide nei bronchioli terminali, ognuno dei quali sbocca in due o più bronchioli respiratori. A sua volta, ciascuno dei bronchioli respiratori si apre su alcuni sacchi alveolari, le pareti dei quali presentano rigonfiamenti verso l'esterno che costituiscono i numerosi alveoli (cellule aeree) del lobulo. Il principale centro nervoso che controlla la frequenza e la profondità della respirazione si trova nel centro respiratorio del ponte di Varolio e del midollo allungato nel tronco cerebrale (vedi Cervello). Le cellule di questo nucleo sono sensibili all'acidità del sangue, che dipende della maggiore o minore concentrazione di anidride carbonica nel plasma. Quando l'acidità è alta il centro della respirazione stimola i muscoli respiratori a una maggiore attività, mentre quando la concentrazione dell'anidride carbonica è bassa la respirazione viene depressa. La mancata circolazione del sangue provoca l'asfissia dei tessuti dell'organismo (anche se la respirazione esterna è del tutto normale), che può verificarsi anche quando il volume sanguigno in circolo è inadeguato o viene distrutto il potere di trasporto dell'ossigeno del sangue. Per altri disturbi dell'apparato respiratorio, vedere i singoli articoli sulle singole malattie, ad esempio, asma bronchiale aeroembolismo bronchite raffreddore difterite influenza pleurite polmonite e tubercolosi

SISTEMA CIRCOLATORIO

Insieme delle strutture che permettono al sangue di circolare e di raggiungere tutti i distretti del corpo. Queste strutture sono essenzialmente arterie capillari vene e cuore. Nell'uomo e nei vertebrati superiori il cuore è formato da quattro cavità: gli atri destro e sinistro e i ventricoli destro e sinistro. La parte destra del cuore pompa il sangue povero di ossigeno, proveniente dalle cellule dell'organismo, ai polmoni dove viene riossigenato, mentre la parte sinistra del cuore riceve il sangue ossigenato dai polmoni e, attraverso le arterie, lo invia alle diverse parti del corpo. È stato stimato che un determinato volume di sangue percorre tutta la circolazione in circa 30 secondi. La circolazione sanguigna ha inizio presto nel corso della vita fetale.

Circolazione polmonare

Il sangue proveniente da ogni parte del corpo viene trasportato all'atrio destro attraverso due grosse vene: la vena cava superiore e la vena cava inferiore. L'atrio destro si contrae spingendo il sangue, attraverso un'apertura, nel ventricolo destro che, contraendosi a sua volta, invia poi il sangue ai polmoni. Il riflusso del sangue nell'atrio è impedito dalla valvola tricuspide, che si chiude completamente durante la contrazione del ventricolo. Nel suo passaggio attraverso i polmoni, il sangue viene ossigenato, cioè saturato di ossigeno, per tornare poi al cuore attraverso le quattro vene polmonari che si immettono nell'atrio sinistro. Quando questa cavità cardiaca si contrae, il sangue viene spinto nel ventricolo sinistro e da lì, in seguito alla contrazione del ventricolo, nell'aorta. La valvola bicuspide o mitrale impedisce il riflusso del sangue nell'atrio, mentre le valvole semilunari, poste all'imboccatura dell'aorta, ne impediscono il reflusso nel ventricolo. Valvole simili si trovano anche nell'arteria polmonare.

Circolazione sistemica

L'aorta si suddivide in numerosi rami principali che, a loro volta, si dividono in diramazioni più piccole finché, attraverso complesse ramificazioni, tutte le parti del corpo vengono perfuse dal sangue. Le arterie più piccole si dividono in un fine reticolo di vasi ancora più sottili, i capillari, che hanno pareti sottilissime; il sangue può così entrare in stretto rapporto con i liquidi e i tessuti del corpo. Attraverso i capillari il sangue svolge tre funzioni: libera nei tessuti l'ossigeno che trasporta, fornisce alle cellule le sostanze nutritive e altri composti essenziali per la loro vita, e raccoglie i prodotti di scarto dei tessuti. I capillari confluiscono nelle vene di piccolo calibro che, a loro volta, formano vasi sempre più grossi; queste ultime convogliano il sangue nelle vene cave superiore e inferiore, che lo riportano al cuore, completando così la circolazione.

Circolazione portale

Oltre alle circolazioni polmonare e sistemica sopra descritte, esiste una circolazione sussidiaria della circolazione venosa, la circolazione portale. Un certo volume di sangue viene raccolto dalla vena porta nell'intestino e trasportato al fegato, dove entra in aree particolari, dette sinusoidi, in cui si trova direttamente a contatto con le cellule epatiche. Nel fegato il sangue, che trasporta i prodotti della digestione dei cibi assorbiti attraverso i capillari intestinali, subisce importanti mutamenti. Il sangue viene raccolto una seconda volta nelle vene epatiche, dalle quali torna nella circolazione generale passando attraverso l'atrio destro.

Circolazione coronarica

La circolazione coronarica fornisce le sostanze nutrienti e l'ossigeno ai tessuti cardiaci e li libera dai prodotti di scarto. Poco sotto le valvole semilunari, dall'aorta si dipartono le due arterie coronarie, che successivamente si diramano formando un complesso reticolo capillare nel muscolo cardiaco e nel tessuto valvolare. Il sangue proveniente dalla circolazione capillare coronarica entra in numerose piccole vene che poi penetrano direttamente nell'atrio destro senza passare nella vena cava.

Azione cardiaca

L'azione del cuore consiste nell'alternarsi della contrazione (sistole) e del rilassamento (diastole) delle pareti muscolari degli atri e dei ventricoli. Durante il rilassamento, attraverso le vene il sangue entra negli atri distendendoli gradualmente. Alla fine di questo periodo, quando gli atri sono completamente dilatati, le loro pareti muscolari si contraggono, spingendo quasi tutto il sangue nei ventricoli, attraverso le aperture atrioventricolari. Quest'azione è rapida e avviene quasi contemporaneamente in entrambi gli atri. La massa di sangue presente nelle vene impedisce un eventuale reflusso. La forza del sangue che fluisce nel ventricolo non è sufficiente ad aprire le valvole semilunari, ma provoca la distensione dei ventricoli, che si trovano ancora in uno stato di rilassamento. La corrente del sangue provoca l'apertura delle valvole tricuspide e mitrale, che poi si chiudono rapidamente all'inizio della contrazione ventricolare. La sistole atriale è seguita immediatamente dalla sistole ventricolare, che è più lenta ma molto più potente; in pratica, i ventricoli si svuotano completamente a ogni sistole. La punta del cuore (apice) viene spinta in avanti e verso l'alto con un leggero movimento rotatorio; questo impulso, chiamato battito apicale, può essere percepito tra la quinta e la sesta costa. Dopo la sistole ventricolare, il cuore si trova per breve tempo in uno stato di completo riposo. L'intero ciclo cardiaco può essere diviso in tre periodi: contrazione degli atri, contrazione dei ventricoli, stato di riposo atriale e ventricolare. Nell'uomo la frequenza cardiaca normale è di circa 72 battiti al minuto, mentre il ciclo cardiaco dura circa 0,8 secondi. La sistole atriale dura circa 0,1 secondi, quella ventricolare circa 0,3 secondi. Quindi il cuore resta in uno stato di completo riposo per circa 0,4 secondi, cioè per metà di ogni ciclo. A ogni battito, il cuore emette due suoni, seguiti da una breve pausa. Il primo suono, coincidente con la chiusura delle valvole tricuspide e mitrale e l'inizio della sistole ventricolare, è ottuso e prolungato, mentre il secondo, prodotto dalla rapida chiusura delle valvole semilunari, è breve e molto più acuto. Questi suoni possono essere modificati da alcune malattie cardiache (cardiopatie); inoltre molti fattori, tra cui l'esercizio fisico, provocano ampie variazioni del battito cardiaco, anche in individui sani. Negli animali la frequenza cardiaca normale presenta ampie variazioni da una specie all'altra. A un estremo si trova il cuore di un mammifero in letargo, con solo pochi battiti al minuto, mentre all'altro estremo si trova il colibrì, con una frequenza cardiaca di 2000 battiti.

Polso

Scorrendo nelle arterie al momento della contrazione ventricolare, il sangue ne distende le pareti. Poi, durante la diastole, le arterie tornano al loro diametro normale, in parte a causa dell'elasticità del tessuto connettivo da cui sono formate, in parte per la contrazione del tessuto muscolare delle loro pareti. Questo ritorno alla situazione normale è importante per mantenere un flusso continuo di sangue attraverso i capillari nel periodo di riposo del cuore. L'azione di espansione e di contrazione delle pareti delle arterie, percepibile in tutte le arterie vicine alla superficie cutanea, viene chiamata polso

Origine del battito cardiaco

La frequenza e la forza del battito cardiaco sono controllate dal sistema nervoso attraverso una serie di riflessi che provocano l'accelerazione o il rallentamento del battito; tuttavia, l'impulso che dà origine alla contrazione non dipende da stimoli nervosi esterni, ma nasce nel muscolo cardiaco stesso. L'avvio del battito cardiaco è prodotto dal nodo senoatriale, una piccola area di tessuto specializzato presente nella parete dell'atrio destro. La contrazione si diffonde poi agli atri e, nel setto interatriale, eccita un altro nodo, il nodo atrioventricolare. Da esso, attraverso il fascio atrioventricolare, l'impulso viene condotto ai muscoli del ventricolo; in tal modo vengono coordinati la contrazione e il rilassamento del cuore. Ogni fase del ciclo cardiaco è associata alla produzione di un potenziale elettrico che può essere registrato da appositi strumenti, producendo un tracciato detto elettrocardiogramma

Capillari

La circolazione del sangue nei capillari superficiali può essere osservata al microscopio. È possibile vedere i globuli rossi muoversi rapidamente al centro della corrente sanguigna (torrente ematico), mentre i globuli bianchi avanzano più lentamente lungo le pareti dei vasi. I capillari hanno una superficie di contatto con il sangue molto maggiore rispetto agli altri vasi sanguigni, quindi offrono una maggiore resistenza al flusso del sangue ed esercitano una forte influenza sulla circolazione. Quando la temperatura sale, i capillari si dilatano, contribuendo al raffreddamento del sangue; viceversa, con il freddo si contraggono, aiutando a conservare il calore del corpo. Vedi anche Pressione sanguigna