Polmoni

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Anatomia dei polmoni

Pleura

Le pleure sono membrane sierose a doppio strato che circondano ogni polmone. Attaccata alla parete della cavità toracica, la pleura parietale forma lo strato esterno della membrana. La pleura viscerale forma lo strato interno della membrana che copre la superficie esterna dei polmoni.

Tra la pleura parietale e quella viscerale c’è la cavità pleurica, che crea uno spazio vuoto in cui i polmoni si espandono durante l’inalazione. Il liquido sieroso secreto dalle membrane pleuriche lubrifica l’interno della cavità pleurica per prevenire l’irritazione dei polmoni durante la respirazione.

Anatomia esterna

Occupando la maggior parte dello spazio all’interno della cavità toracica, i polmoni si estendono lateralmente dal cuore alle costole su entrambi i lati del petto e continuano posteriormente verso la spina dorsale. Ogni polmone morbido e spugnoso è approssimativamente a forma di cono con l’estremità superiore del polmone che forma la punta del cono e l’estremità inferiore che forma la base. L’estremità superiore dei polmoni si restringe in una punta arrotondata nota come apice. L’estremità inferiore dei polmoni, nota come base, poggia sul diaframma a forma di cupola. La base dei polmoni è concava per seguire il contorno del diaframma.

Il polmone sinistro è leggermente più piccolo del polmone destro perché 2/3 del cuore si trova sul lato sinistro del corpo. Il polmone sinistro contiene la tacca cardiaca, una rientranza nel polmone che circonda l’apice del cuore.

Ogni polmone è costituito da diversi lobi distinti. Il polmone destro (il più grande dei due) ha 3 lobi – il lobo superiore, medio e inferiore. La fessura orizzontale separa il lobo superiore dal lobo medio, mentre la fessura obliqua destra separa il lobo medio e quello inferiore. Il più piccolo polmone sinistro ha solo 2 lobi – superiore e inferiore – separati dalla fessura obliqua sinistra.

Bronchi

L’aria entra nel corpo attraverso il naso o la bocca e passa attraverso la faringe, la laringe e la trachea. Poco prima di raggiungere i polmoni, la trachea si divide nei bronchi destro e sinistro – grandi tubi cavi fatti di cartilagine ialina e rivestiti di epitelio pseudostratificato ciliato. La cartilagine ialina dei bronchi forma anelli incompleti a forma di lettera “C” con la parte aperta dell’anello rivolta verso l’estremità posteriore dei bronchi. La cartilagine ialina rigida impedisce ai bronchi di collassare e bloccare il flusso d’aria verso i polmoni. L’epitelio pseudostratificato riveste l’interno dell’anello ialino e collega le estremità non finite dell’anello per formare un tubo cavo a forma di lettera “D” con la parte piatta del tubo rivolta verso la direzione posteriore. Ogni polmone riceve aria da un singolo, grande bronco primario.

Quando i bronchi primari entrano nei polmoni, si ramificano in bronchi secondari più piccoli che portano aria a ciascun lobo del polmone. Così, il bronco destro si divide in 3 bronchi secondari, mentre il polmone sinistro si divide in 2 bronchi secondari. I bronchi secondari si ramificano ulteriormente in molti bronchi terziari più piccoli all’interno di ogni lobo. I bronchi secondari e terziari migliorano l’efficienza dei polmoni distribuendo uniformemente l’aria all’interno di ogni lobo dei polmoni.

L’epitelio pseudostratificato che riveste i bronchi contiene molte ciglia e cellule calice. Le ciglia sono piccole proiezioni cellulari simili a capelli che si estendono dalla superficie delle cellule. Le cellule a calice sono cellule epiteliali specializzate che secernono muco per rivestire il rivestimento dei bronchi. Le ciglia si muovono insieme per spingere il muco secreto dalle cellule del calice lontano dai polmoni. Particelle di polvere e anche agenti patogeni come virus, batteri e muffe presenti nell’aria che entra nei polmoni si attaccano al muco e vengono portati fuori dal tratto respiratorio. In questo modo il muco aiuta a mantenere i polmoni puliti e liberi da malattie.

Bronchioli

Molti piccoli bronchioli si diramano dai bronchi terziari. I bronchioli differiscono dai bronchi sia per le dimensioni (sono più piccoli) che per la composizione delle loro pareti. Mentre i bronchi hanno anelli di cartilagine ialina nelle loro pareti, i bronchioli sono fatti di fibre di elastina e tessuto muscolare liscio. Il tessuto delle pareti dei bronchioli permette al diametro dei bronchioli di cambiare in modo significativo. Quando il corpo richiede maggiori volumi d’aria che entrano nei polmoni, come durante l’esercizio, i bronchioli si dilatano per permettere un maggiore flusso d’aria. In risposta alla polvere o ad altri inquinanti ambientali, i bronchioli possono contrarsi per impedire l’inquinamento dei polmoni.

I bronchioli si ramificano ulteriormente in molti piccoli bronchioli terminali. I bronchioli terminali sono i più piccoli tubi dell’aria nei polmoni e terminano negli alveoli dei polmoni. Come i bronchioli, i bronchioli terminali sono elastici, capaci di dilatarsi o contrarsi per controllare il flusso d’aria negli alveoli.

Alveoli

Gli alveoli sono le unità funzionali dei polmoni che permettono lo scambio di gas tra l’aria nei polmoni e il sangue nei capillari dei polmoni. Gli alveoli si trovano in piccoli gruppi chiamati sacchi alveolari alla fine del bronchiolo terminale. Ogni alveolo è una cavità cava, a forma di coppa, circondata da molti piccoli capillari.

Le pareti dell’alveolo sono rivestite da semplici cellule epiteliali squamose note come cellule alveolari. Un sottile strato di tessuto connettivo sottende e sostiene le cellule alveolari. I capillari circondano il tessuto connettivo sul bordo esterno dell’alveolo. La membrana respiratoria si forma dove le pareti di un capillare toccano le pareti di un alveolo. Alla membrana respiratoria, lo scambio di gas avviene liberamente tra l’aria e il sangue attraverso le pareti estremamente sottili dell’alveolo e del capillare.

Cellule settali e macrofagi si trovano anche all’interno degli alveoli. Le cellule settali producono il fluido alveolare che ricopre la superficie interna degli alveoli. Il fluido alveolare è estremamente importante per la funzione polmonare, in quanto è un surfattante che inumidisce gli alveoli, aiuta a mantenere l’elasticità dei polmoni e impedisce il collasso delle sottili pareti alveolari. I macrofagi negli alveoli mantengono i polmoni puliti e liberi da infezioni catturando e fagocitando gli agenti patogeni e altre sostanze estranee che entrano negli alveoli insieme all’aria inalata.

Fisiologia dei polmoni

Ventilazione polmonare

I nostri polmoni ricevono aria dall’ambiente esterno attraverso il processo di respirazione a pressione negativa. La respirazione a pressione negativa richiede una differenza di pressione tra l’aria all’interno degli alveoli e l’aria atmosferica. I muscoli che circondano i polmoni, come il diaframma, i muscoli intercostali e i muscoli addominali, si espandono e si contraggono per cambiare il volume della cavità toracica. I muscoli espandono la cavità toracica e diminuiscono la pressione all’interno degli alveoli per attirare l’aria atmosferica nei polmoni. Questo processo di aspirazione dell’aria nei polmoni è noto come inalazione o ispirazione. I muscoli possono anche contrarre le dimensioni della cavità toracica per aumentare la pressione all’interno degli alveoli e forzare l’aria fuori dai polmoni. Questo processo di spingere l’aria fuori dai polmoni è noto come espirazione o espirazione.

La respirazione normale coinvolge diversi meccanismi.

• La respirazione superficiale è realizzata dalla contrazione del diaframma e dei muscoli intercostali esterni per l’inspirazione. Durante l’espirazione, i muscoli si rilassano e l’elasticità dei polmoni che ritornano al loro volume di riposo espelle l’aria dai polmoni.
• Il nostro corpo realizza la respirazione profonda con un pronunciato movimento inferiore del diaframma verso l’addome. I muscoli intercostali esterni insieme ai muscoli sternocleidomastoidei e scaleni nel collo espandono lo spazio tra le costole, aumentando il volume del petto. Durante l’espirazione profonda, i muscoli intercostali interni e i muscoli addominali si contraggono per diminuire il volume della cavità toracica, forzando l’aria fuori dai polmoni.
• L’eupnea è la respirazione tranquilla che avviene quando il corpo è a riposo. Durante l’eupnea, il corpo dipende principalmente dalla respirazione superficiale con occasionali respiri profondi, poiché il corpo ha bisogno di livelli leggermente più alti di scambio di gas.

Volume dei polmoni

Il volume d’aria totale dei polmoni è di circa 4 a 6 litri e varia con la dimensione di una persona, età, sesso, e salute respiratoria. I volumi polmonari sono misurati clinicamente da un dispositivo noto come spirometro. La normale respirazione superficiale sposta solo una piccola frazione del volume totale dei polmoni dentro e fuori dal corpo con ogni respiro. Questo volume d’aria, noto come volume corrente, di solito misura solo circa 0,5 litri. La respirazione profonda può forzare più aria dentro e fuori i polmoni che durante la respirazione superficiale. Il volume d’aria scambiato durante la respirazione profonda è noto come capacità vitale e varia da 3 a 5 litri, a seconda della capacità polmonare dell’individuo. C’è un volume residuo di circa 1 litro d’aria che rimane nei polmoni in ogni momento, anche durante una profonda espirazione. L’aria fresca che entra nei polmoni ad ogni respiro si mescola con l’aria residua nei polmoni in modo che l’aria residua viene lentamente scambiata nel tempo anche a riposo.

La respirazione esterna

La respirazione esterna è il processo di scambio di ossigeno e anidride carbonica tra l’aria negli alveoli e il sangue nei capillari dei polmoni. L’aria all’interno degli alveoli contiene una pressione parziale di ossigeno più alta rispetto al sangue nei capillari. Al contrario, il sangue nei capillari dei polmoni contiene una pressione parziale più alta di anidride carbonica rispetto all’aria negli alveoli. Queste pressioni parziali fanno sì che l’ossigeno si diffonda dall’aria al sangue attraverso la membrana respiratoria. Allo stesso tempo, l’anidride carbonica si diffonde dal sangue e nell’aria attraverso la membrana respiratoria. Lo scambio di ossigeno nel sangue e di anidride carbonica nell’aria permette al sangue che lascia i polmoni di fornire ossigeno alle cellule del corpo, mentre deposita i rifiuti di anidride carbonica nell’aria.

Controllo della respirazione

La respirazione è controllata dal cervello e può essere controllata sia consciamente che inconsciamente.

• Il controllo inconscio della respirazione è mantenuto dal centro respiratorio del tronco encefalico. Il centro respiratorio controlla la concentrazione di gas nel sangue e regola il ritmo e la profondità della respirazione secondo necessità. Durante l’esercizio o altri sforzi, il centro respiratorio aumenta automaticamente il tasso di respirazione per fornire livelli costanti di ossigeno al sangue. Durante il riposo, il centro respiratorio riduce il tasso di respirazione per prevenire l’iperventilazione e mantenere livelli sani di ossigeno e anidride carbonica nel sangue.
• Il controllo cosciente della respirazione è mantenuto dalla corteccia cerebrale del cervello. La corteccia cerebrale può scavalcare il centro respiratorio e spesso lo fa durante attività come parlare, ridere e cantare. Il controllo inconscio della respirazione riprende non appena il controllo cosciente della respirazione termina, impedendo al corpo di soffocare per mancanza di respiro.

Malattia polmonare

Ci sono molte malattie e condizioni che compromettono la normale funzione dei nostri polmoni, anche portando alla morte. Sfoglia la nostra sezione sulle malattie e condizioni respiratorie per saperne di più su problemi di salute comuni come l’asma e la polmonite. Inoltre, si può essere interessati a saperne di più su come il test di salute del DNA può essere lo schermo per il rischio genetico di una condizione ereditaria sottodiagnosticata chiamato deficit di alfa-1 antitripsina.