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Scambio di ossigeno e anidride carbonica

Di

Rebecca Dezube

, MD, MHS, Johns Hopkins University

Ultima revisione/verifica completa giu 2019| Ultima modifica dei contenuti giu 2019
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La funzione primaria dell’apparato respiratorio è quella di assorbire l’ossigeno ed eliminare l’anidride carbonica. L’ossigeno inalato entra nei polmoni e raggiunge gli alveoli. Gli strati cellulari che rivestono gli alveoli e i capillari circostanti presentano ciascuno uno spessore pari alle dimensioni di una singola cellula e sono in stretto contatto reciproco. Lo spessore di questa barriera fra aria e sangue è mediamente pari a 1 micron (1/10.000 di centimetro). L’ossigeno passa rapidamente attraverso questa barriera di aria-sangue nel sangue capillare. Allo stesso modo, l’anidride carbonica passa dal sangue agli alveoli e viene quindi espirata.

Il sangue ossigenato fluisce dai polmoni alle vene polmonari e quindi nella parte sinistra del cuore, che pompa il sangue al resto dell’organismo (vedere Funzione del cuore). Il sangue, impoverito di ossigeno e ricco di anidride carbonica, torna alla cavità destra del cuore attraverso due grandi vene: la vena cava superiore e la vena cava inferiore. A questo punto, il sangue viene pompato dall’arteria polmonare ai polmoni, dove acquista ossigeno e rilascia anidride carbonica.

Per permettere l’assorbimento dell’ossigeno e il rilascio dell’anidride carbonica, nei polmoni circolano circa 5-8 litri di aria al minuto e vengono trasferiti dagli alveoli al sangue circa 300 millilitri di ossigeno, perfino in condizioni di riposo. Contemporaneamente, un volume simile di anidride carbonica passa dal sangue agli alveoli, da dove viene eliminata con l’espirazione. In condizioni di sforzo, è possibile inspirare ed espirare più di 100 litri di aria al minuto ed estrarre dalla stessa aria 3 litri di ossigeno al minuto. La velocità con cui l’ossigeno entra nell’organismo rappresenta uno strumento utile per misurare il quantitativo d’energia spesa dall’organismo stesso. L’inspirazione e l’espirazione si realizzano tramite i muscoli respiratori.

Scambi gassosi tra spazi alveolari e capillari

La funzione dell’apparato respiratorio consiste nel trasferire due gas: l’ossigeno e l’anidride carbonica. Lo scambio gassoso avviene tra i milioni di alveoli polmonari e i capillari che li circondano. Come mostrato di seguito, l’ossigeno inalato si sposta dagli alveoli al sangue capillare e fa sì che l’anidride carbonica sia trasferita dal sangue capillare all’aria contenuta negli alveoli.

Scambi gassosi tra spazi alveolari e capillari

Sono necessari tre processi affinché l’ossigeno presente nell’ambiente esterno venga immesso nel sangue attraverso i polmoni: ventilazione, diffusione e perfusione.

  • La ventilazione è il processo attraverso cui l’aria viene inspirata ed espirata dai polmoni.

  • La diffusione è il passaggio spontaneo di gas, che non richiede sforzo o impiego di energia da parte dell’organismo, tra il gas presente negli alveoli e il sangue nei capillari polmonari.

  • Con la perfusione, il sistema cardiovascolare pompa sangue nei polmoni.

Il circolo ematico rappresenta un legame tra l’atmosfera, che contiene ossigeno, e le cellule organiche, che consumano ossigeno. Per esempio, il trasferimento di ossigeno alle cellule muscolari non dipende solo dai polmoni, ma anche dalla capacità del sangue di trasportare ossigeno e da quella del circolo di trasportare il sangue ai muscoli. Inoltre, una piccola frazione del sangue pompato dal cuore entra nelle arterie bronchiali e nutre le vie aeree.

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