Apparato Respiratorio - Il Corpo Umano

[Musica] Bentornati su questo canale. In questa lezione andremo ad affrontare l'apparato respiratorio. Colgo l'occasione, prima di iniziare, per consigliarvi di riprendere i video, soprattutto per quanto riguarda l'apparato cardiovascolare. Inoltre, se voleste sostenere il lavoro di questo canale, in descrizione troverete il link per effettuare una donazione. Non c'è un minimo, non è importante quanto. Vi sono grato in ogni caso.

Detto questo, possiamo iniziare con l'apparato respiratorio. Innanzitutto, bisogna capire a cosa serve la respirazione. Se avete già visto i video della playlist delle lezioni di biologia, soprattutto quelli riguardanti il metabolismo, avrete visto che in un organismo animale, e ovviamente in maniera più precisa in quello dell'essere umano, c'è bisogno di ossigeno. Questo ossigeno servirà per alcuni processi, come ad esempio, appunto, la respirazione cellulare, in cui è utilizzato per andare a bruciare gli zuccheri che noi introduciamo con la dieta. Quindi, di conseguenza, ci serve per produrre energia.

Come facciamo a prendere questo ossigeno e darlo alle cellule? Perché per quanto riguarda gli zuccheri, ovviamente, tutto è molto più intuitivo. Noi mangiamo, questi zuccheri vengono scissi nel nostro apparato digerente. Vi lascio la lezione riguardante l'apparato digerente nelle schede. Ecco, comunque, questi zuccheri vengono presi dalla dieta e poi, però, devono venire bruciati con l'ossigeno. Questo ossigeno, però, noi sappiamo che lo otteniamo dall'atmosfera, e cioè dall'aria che respiriamo. Però, nell'aria che respiriamo, ricordo che c'è il 78% di azoto e solo il 21% di ossigeno. Di conseguenza, noi respiriamo dell'aria che, tra l'altro, non può neanche diffondere nel nostro corpo in maniera totalmente casuale, ma questo ossigeno dovrà essere preso e trasportato poi alle cellule del nostro organismo.

Ecco, chi è che fa questo? Lo fanno i globuli rossi. Dovete sapere che all'interno dei globuli rossi c'è una particolare proteina chiamata emoglobina, che qua in figura la vedete rappresentata con un cerchiolino giallo. Ecco qua, vedete, nella prima immagine c'è questo globulo rosso con tante emoglobine. L'emoglobina è una molecola dove al centro c'è il ferro. Il ferro serve proprio ad agganciare l'ossigeno, perché il ferro si ossida e si riduce a seconda che è legato o no, rispettivamente con l'ossigeno. E serve proprio, quindi, questo ferro all'interno dell'emoglobina, serve a trattenere l'ossigeno. Di conseguenza, l'ossigeno arriva dai polmoni. Vedremo poi dopo bene come fa ad arrivare. Comunque, il sangue che lo trova nei polmoni lo prende e lo aggancia all'emoglobina, cioè l'emoglobina stessa aggancia molto, molto bene questo ossigeno grazie al ferro che è contenuto dentro questa proteina chiamata appunto emoglobina.

E allora, vedete, nella seconda immagine, il globulo rosso con gli ossigeni agganciati all'emoglobina. Questa emoglobina, poi, è una proteina molto particolare, perché quando si trova poi invece nel resto dell'organismo, quindi nella prima immagine siamo nei polmoni, poi il globulo rosso va in giro per l'organismo, ecco che quando si trova nei tessuti che hanno bisogno di ossigeno, questa emoglobina sgancia l'ossigeno e lo rilascia nei tessuti circostanti e quindi a tutte le cellule che ne hanno bisogno.

Alcune precisazioni prima di iniziare. Il globulo rosso è la cellula contenuta nel sangue, principalmente, e quel tipo di cellula contenuto in proporzione maggiore nel sangue è fatto come un salvagente. Vedete, gli manca il nucleo, è una specie di ciambella non completamente bucata, però al suo interno è contenuta l'emoglobina, e l'emoglobina al suo interno a sua volta contiene il ferro. Quindi, tante volte si parla di carenza di ferro, di anemie. Ecco, il ferro è contenuto dentro l'emoglobina. Quindi, ad esempio, quando si ha la carenza di ferro, può esserci o un globulo rosso difettivo, quindi che magari muore troppo presto, ha una forma non adatta a questa funzione. Per quanto riguarda, però, le anemie, dovremo parlarne in una lezione successiva.

Quindi, abbiamo capito che l'emoglobina va a trattenere l'ossigeno grazie anche al ferro che si trova al suo interno. Guardate qua, vediamo proprio com'è fatta la molecola di emoglobina. Ecco qua, in centro vediamo la molecola di emoglobina, e cioè una proteina fatta da quattro subunità, al cui centro c'è un atomino di ferro. Vedete poi che questo gruppo, il gruppo eme, cioè il gruppo che lega il ferro, è un gruppo molto particolare, e cioè c'è il gruppo eme contenuto dentro l'emoglobina, che a sua volta è contenuta dentro il globulo rosso. E infatti, qua in basso a destra vediamo l'immagine di un globulo rosso sezionato, ovviamente questa è una riproduzione a computer, dove all'interno c'è questa bella proteina, bella grossa, formata da quattro subunità. A cosa serve l'emoglobina? A trattenere l'ossigeno e portarlo in giro per il corpo.

E allora, l'intero processo della respirazione, e cioè dello scambio gassoso tra atmosfera e il nostro organismo, avviene in tre passaggi. Cioè, ci sono tre fasi che dobbiamo andare a studiare. La ventilazione polmonare, oppure chiamata anche respirazione generale, che è semplicemente il flusso dell'aria da fuori a dentro i polmoni e viceversa, quindi è il meccanismo respiratorio. Abbiamo poi lo scambio polmonare, e cioè lo scambio di gas che avviene tra gli alveoli e il sangue, quindi quello che avviene dentro il polmone. E poi abbiamo lo scambio sistemico, e cioè lo scambio di gas, cioè di ossigeno e idride carbonica, però questa volta non più nei polmoni, ma nei tessuti, quindi nelle cellule in giro per il nostro corpo.

E noi partiamo dallo scambio polmonare, quindi lasciamo un attimino da parte la respirazione generale e quindi la ventilazione, e andiamo a vedere quello che succede un po' più in piccolo. Ci servirà poi per capire il meccanismo invece più generale. Le pressioni parziali dei gas sono molto importanti. Che cos'è una pressione parziale? Potremmo individuarla come anche la concentrazione di quel gas. Ecco, la quantità di tutti i gas si può identificare come concentrazione oppure come pressione. Per i gas, spesso si parla di pressioni parziali, che però sono direttamente proporzionali alla loro concentrazione. Ecco, le pressioni sono importanti perché ciascun gas presente nel nostro organismo si diffonde dalle aree in cui ce n'è di più a quelle in cui ce n'è di meno, quindi da dove è più concentrato a dove è meno concentrato, detto in altri termini, da dove la sua pressione parziale è maggiore a quella in cui è minore.

Di conseguenza, andiamo a vedere cosa succede nel polmone. Allora, noi sappiamo che nel polmone arriva l'aria che noi prendiamo da fuori, dall'esterno, percorre tutte le vie respiratorie fino ad arrivare dentro il polmone. Dentro il polmone ci sono gli alveoli, che andremo a vedere tra poco. Negli alveoli, intorno agli alveoli, anzi, passano i capillari, e cioè questi vasi sanguigni molto piccoli. Qua a destra vediamo un'immagine di quello che avviene all'interno di un alveolo. Arriva l'aria con una buona concentrazione di ossigeno, ricordiamo c'è il 21% di ossigeno in quell'aria, e una bassa concentrazione di anidride carbonica, cioè di CO2. Dal capillare, però, passa del sangue che invece ha esattamente le concentrazioni opposte, e cioè nel sangue che arriva derivante da tutto il corpo, c'è tanta CO2 e poco ossigeno.

Allora, che succede? Siccome un gas passa da dove è più concentrato a dove è meno concentrato, succede proprio questo: che nel sangue, in cui c'è tanta anidride carbonica e poco ossigeno, il sangue prende l'ossigeno, perché l'ossigeno passa da dentro l'alveolo, in cui è molto concentrato l'ossigeno, al sangue, in cui l'ossigeno è meno concentrato. Di conseguenza, però, il sangue, siccome ha tanta CO2, mentre nell'alveolo ce n'è poca, il sangue rilascia CO2. Attenzione, ad ogni respirazione non viene preso tutto l'ossigeno che arriva da fuori. Semplicemente, il sangue ne prende un pochino e rilascia un pochino di CO2, così che noi, quando inspiriamo, non è che andiamo a finire l'ossigeno, e quando espiriamo, non riempiamo l'aria di anidride carbonica. Semplicemente, la percentuale di ossigeno diminuisce un po' e la percentuale di anidride carbonica aumenta un po' quando noi espiriamo. Di conseguenza, prima che moriamo asfissiati dentro una stanza, ci vuole un bel po'. La stanza deve essere ermeticamente chiusa, perché ogni volta che noi espiriamo, non andiamo a riempire la stanza di CO2.

Questo si inserisce anche nel contesto di alcune teorie un po' strampalate, per quanto riguarda anche la situazione COVID, in cui veniva detto che con la mascherina si muore perché si viene asfissiati dalla propria CO2. Ecco, questa cosa non avviene, o meglio, ovviamente non avviene in situazioni normali, tant'è che ci sono numerosissimi lavori che nella vita di tutti i giorni, durante l'orario di lavoro, utilizzano le mascherine e ovviamente non è mai morto nessuno. Sicuramente, il tutto diventa leggermente diverso quando si fa sport, perché lì l'affaticamento e la respirazione diventano un pochino più impegnativi.

Fatto questo chiarimento, quindi, abbiamo detto che lo scambio polmonare comprende la diffusione di O2 dall'aria presente negli alveoli, quindi dall'aria che arriva da fuori, al sangue che invece circola intorno all'alveolo, che trasporta la CO2, però, che deriva dagli scarti del nostro organismo. E l'altro tipo di scambio è quello sistemico, e cioè dopo che dai polmoni il sangue ha preso l'ossigeno e rilasciato la CO2, cosa fa il sangue? Grazie al circolo sanguigno e quindi poi anche ai capillari chiamati sistemici, quando si dice qualcosa è sistemico, vuol dire che è in tutto l'organismo, e cioè i capillari sistemici sono quelli che si diffondono in tutto l'organismo. Ecco che quando arriva in un tessuto che ha bisogno di ossigeno e quindi che ha una bassa concentrazione di ossigeno nelle cellule, ma un'alta concentrazione di CO2, perché queste cellule hanno fatto metabolismo e quindi hanno le sostanze di scarto, ecco che proprio grazie a questa diffusione passiva dei gas che vanno da dove sono più concentrati a dove lo sono meno, ecco che l'ossigeno che arriva dal capillare passa alle cellule e la CO2 che invece è molto concentrata dentro le cellule e poco nel capillare, passa dalle cellule al capillare. Quindi, il capillare rilascia l'ossigeno e si porta via la CO2. Dove andrà poi? Ovviamente, se avete studiato molto bene l'apparato cardiocircolatorio, sapete che questo sangue ricco di CO2 passerà dal cuore per poi essere mandato ai polmoni e riprenderà questo ciclo.

Ma andiamo a vedere strutturalmente, dopo che abbiamo capito come funziona la respirazione, lo scambio polmonare, quello sistemico, vediamo come strutturalmente, come è strutturato, quindi, l'apparato respiratorio. Quindi, anatomicamente come è fatto, lo possiamo suddividere didatticamente, ovviamente. Noi tante suddivisioni che facciamo sono puramente didattiche, e cioè servono a impararle, perché poi nel nostro corpo è tutto unito insieme. Ecco, non è che abbiamo veramente questa divisione, però ecco, possiamo didatticamente suddividerlo in due parti: la parte superiore, cioè che comprende il naso, la faringe e le strutture associate, e la parte inferiore, invece, che consiste di laringe, trachea, bronchi e polmoni. E qua a destra vedete un'immagine che vi va a riassumere.

Partiamo quindi dal naso. Il naso ha una porzione esterna visibile che consiste di osso e cartilagine e presenta due aperture dette narici, e fin qua, immagino che lo sappiamo già tutti, lo impariamo da quando siamo piccoli. Vediamo a destra questa bella immagine che ci fa vedere il tutto. Andiamo però a vedere che funzione hanno le strutture nasali. Innanzitutto, di filtrazione, riscaldamento e umidificazione dell'aria che noi inspiriamo. Poi, hanno una funzione di rilevamento degli stimoli olfattivi, quindi ci fanno percepire gli odori, e una modulazione delle vibrazioni dei suoni espressivi. Ovviamente, nella nostra specie, in cui il linguaggio è importantissimo e fondamentale perché ci permette di comunicare, di tramandare la cultura e le informazioni per eseguire determinate attività, l'espressione vocale ha una funzione fondamentale. Di conseguenza, funzione fondamentale la fa anche la cavità nasale.

Se scendiamo, incontriamo la faringe, detta anche semplicemente gola, ed è un condotto imbutiforme, cioè a forma di imbuto, comune sia all'apparato respiratorio che a quello digerente. Cioè, sostanzialmente, è il fondo della bocca. Da lì si uniscono la cavità nasale con quella boccale, e ovviamente di lì può passare sia l'aria che respiriamo, ma anche il cibo. Oltre a essere una via di transito per aria e cibo, quindi costituisce una camera di risonanza, come abbiamo già detto, per i suoni emessi durante la fonazione, e tra l'altro ospita le tonsille.

Dopo la faringe, grazie alla separazione dovuta all'epiglottide, che vediamo sia in questa immagine vista frontalmente, ma anche in quest'altra immagine, ecco, l'epiglottide è questo lembo di cartilagine qua, che si abbatte o si alza. Si abbassa quando noi dobbiamo deglutire, perché abbassandosi va a chiudere il canale respiratorio, così da non permettere l'entrata di cibo dentro le vie respiratorie, e si alza invece quando noi stiamo semplicemente respirando, perché l'esofago, vedete, si trova posteriormente al canale respiratorio, quindi il tubo digerente si trova dietro. Si richiude su se stesso, quindi tutta l'aria che passa, sì, ci può andare un po' nello stomaco, non succede niente, ma soprattutto prende la via respiratoria. Quando invece noi dobbiamo deglutire, ovviamente l'epiglottide si deve chiudere per un semplice motivo: il cibo deve passare solamente nell'esofago. Se per caso entrasse nel canale respiratorio, lo ostruirebbe e quindi andrebbe a bloccarci la respirazione.

Stavamo quindi dicendo che dopo la faringe troviamo la laringe, e cioè questa porzione di tubo che si trova dopo l'epiglottide, dove sono presenti le corde vocali, ed è un organo cavo a forma di piramide. Lo vediamo qua nell'immagine di destra, rivestito da cartilagine, che connette, tra l'altro, la faringe alla trachea, che vedremo tra un secondo. Qua a destra vediamo com'è fatta la laringe, e vediamo che c'è una porzione di cartilagine, e poi vediamo che subito sotto c'è la trachea. E sempre nella laringe sono presenti le corde vocali, che le vediamo qua.

Ora, cosa molto importante che vediamo anche tra poco, è che il tubo respiratorio si compone di anelli cartilaginei. Questo perché, come ho detto prima, se per quanto riguarda l'esofago ci si può permettere che si richiusa su se stesso quando non passa il cibo, ecco che invece non possiamo avere un tubo molle per quanto riguarda la respirazione, perché se il tubo fosse molle, si richiusa su se stesso e non potremmo respirare, o meglio, lo dovremmo fare con una grossa fatica, perché bisogna ogni volta allargare il tubo, o meglio, bisognerebbe creare una pressione talmente forte dell'aria che entra che andrebbe ad allargare il tubo. Questo invece non viene fatto grazie al fatto che il tubo respiratorio è circondato da questi anelli semicircolari di cartilagine che vanno a dare una struttura un pochino più rigida al tubo e lo tengono costantemente aperto.

Dopo faringe e laringe, abbiamo quindi detto che c'è questo grosso tubo chiamato trachea, che è un condotto tubulare posto davanti all'esofago, quindi anteriormente all'esofago, e la parete della trachea è sostenuta, come abbiamo detto, da anelli di cartilagine. È ricoperta da una membrana mucosa di epitelio ciliato. La trachea si biforca alla fine del suo percorso nel bronco principale destro e nel bronco principale sinistro. L'albero bronchiale viene definito, consiste di vie aeree che cominciano nella trachea e terminano nei bronchioli terminali, che adesso vedremo meglio. La trachea, dopo che si diramano i bronchi, ecco che queste due diramazioni entrano nei polmoni.

I polmoni sono due organi cavi spugnosi posti nella cavità toracica e separati dal cuore. E cioè, non è che il cuore li separa, semplicemente è messo in mezzo. Anzi, a dirla tutta, i polmoni vanno a ricoprire il cuore. E cioè, se noi aprissimo il torace di una persona, vedremmo il cuore solo in una sua piccola porzione, perché la maggior parte del cuore è ricoperta dai polmoni. Il cuore, però, siccome si protende leggermente verso sinistra, va ad occupare uno spazio un po' più ampio dove si trova il polmone sinistro. Di conseguenza, noterete che il polmone sinistro è leggermente più piccolo del polmone destro, perché deve fare un po' di spazietto al cuore che ci deve stare lì in mezzo.

I polmoni sono rivestiti dalle pleure. Che cos'è la pleura? È una membrana sierosa a doppio strato che racchiude e protegge ciascun polmone. Tra l'altro, all'interno di questa doppia membrana c'è un liquido, il liquido pleurico, che serve a proteggere i polmoni. Ecco che, continuando il percorso dell'aria dentro questo tubo respiratorio, dopo essere passata dalla trachea ai bronchi, arriva ai bronchioli, e cioè queste diramazioni dei bronchi. I bronchioli si suddividono in ramificazioni microscopiche chiamate bronchioli respiratori, che a loro volta si suddividono ancora in dotti alveolari. Due o più alveoli che condividono uno spazio comune prendono il nome di sacchi alveolari.

E ora vediamo anatomicamente come sono posizionati e come sono fatti i polmoni. Innanzitutto, vedete qua la trachea che arriva, si dirama nei due bronchi che entrano dentro i polmoni. Vediamo il polmone sinistro che è composto solo da due lobi, mentre quello destro da tre. Vedete 1, 2 e 3. Vedete che quello destro è leggermente più grande, non di molto, ma è più grande. E vedete che entrambi i polmoni poggiano su questo enorme muscolo che va a suddividere il torace dall'addome. Questo enorme muscolo si chiama diaframma. Quando il diaframma si contrae, si abbassa e i polmoni si dilatano. Quando il diaframma si rilassa, si distende, ecco che si alza e i polmoni vanno a rimpicciolirsi, quindi espellono l'aria.

Ogni alveolo polmonare è una tasca a forma di coppa che si trova in un sacco alveolare. E cioè, noi abbiamo i bronchi, bronchioli che vanno a terminare poi in queste coppe chiamate alveoli. Sembrano degli acini d'uva, come vedete. Ecco che un alveolo è una sola pallina. Tutte queste palline messe insieme vanno a formare il sacco alveolare. Questa immagine mi piaceva molto perché vi fa vedere come i capillari vanno a strutturarsi, a sistemarsi in maniera molto, molto fitta intorno a ciascun alveolo, perché poi qua andranno a effettuare lo scambio gassoso, che vediamo tra l'altro in quest'altra immagine. Guardate, i capillari vanno a rivestire in maniera molto fitta gli alveoli, perché ogni capillare poi dovrà rilasciare la CO2 dentro l'alveolo e dall'alveolo l'ossigeno passa dentro il sangue, e il sangue poi se ne va via e lo porta in tutto il corpo.

Quindi, se vogliamo ripassare tutto il percorso che fa l'aria quando entra nel nostro organismo, segue esattamente questo percorso: passa dal naso, poi dalla faringe, dalla laringe, dalla trachea, che si suddivide poi in due bronchi, chiamati anche bronco destro che finisce nel polmone destro e bronco sinistro che finisce nel polmone sinistro. I bronchi si diramano in bronchioli, che si diramano a loro volta negli alveoli, in cui avviene appunto lo scambio polmonare, cioè lo scambio tra CO2 e ossigeno con il sangue.

Vediamo quindi come funziona la meccanica della respirazione. Questa parte si chiama ventilazione polmonare. Che cos'è la ventilazione polmonare? È il flusso d'aria che si crea tra l'atmosfera, cioè l'esterno, e i polmoni, che avviene a causa delle differenze di pressione dell'aria. L'atto di immettere aria all'interno del nostro corpo viene chiamato inspirazione. I muscoli che permettono un'inspirazione tranquilla sono diaframma e muscoli intercostali esterni, che si contraggono. Quindi, il diaframma, i muscoli intercostali esterni, contraendosi, vanno ad ampliare, lo vediamo nella parte sinistra dell'immagine, la cassa toracica e quindi il volume polmonare.

Quando invece noi vogliamo espellere l'aria, e chiamiamo questo processo espirazione, e avviene quando il diaframma e i muscoli intercostali si rilasciano, e cioè vanno a rilassarsi, a distendersi. Vedete, aumenta il volume, diaframma contratto, diminuisce il volume, diaframma disteso. Vediamo ancora in questa immagine come durante l'inspirazione il diaframma si contrae, la cavità toracica si espande, la pressione intrapleurica diventa più negativa, i polmoni si espandono e l'aria entra, proprio perché creiamo sostanzialmente un vuoto all'interno dei polmoni che vanno a risucchiare l'aria dell'esterno. Durante l'espirazione, invece, si crea una pressione positiva all'interno dei polmoni, cioè il diaframma si rilascia, la cavità toracica si contrae e di conseguenza la pressione diventa meno negativa, e cioè viene spinta l'aria fuori. Sostanzialmente, i polmoni si contraggono e i gas respiratori vengono espulsi dai polmoni.

E da chi viene controllata la respirazione e quindi la ventilazione polmonare? Bene, il ritmo base della respirazione è controllato da alcuni gruppi di neuroni che si trovano nel tronco encefalico, che si trova sostanzialmente alla base dell'encefalo. Sebbene il ritmo di base sia regolato e coordinato dal centro inspiratorio, che è involontario, esso può essere modificato in risposta a stimoli provenienti da altre regioni del cervello, a recettori del sistema nervoso periferico e ad altri fattori che possono essere volontari e involontari. Di conseguenza, noi abbiamo un controllo respiratorio da parte del cervello involontario, ma possiamo andare a modificare questa decisione in maniera volontaria, tant'è che noi possiamo trattenere il respiro. Ecco, questa è una particolarità del sistema respiratorio.

Bene, con questo ho concluso l'apparato respiratorio. Spero di essere stato molto chiaro. E se vi è stato utile, lasciate un like per vedere poi tutte le lezioni successive che verranno pubblicate su questo canale, iscrivetevi. E se voleste supportare il mio lavoro, potete fare una donazione nel link che trovate in descrizione. Io vi ringrazio in anticipo e vi saluto e vi do appuntamento alla prossima lezione.