Meccanica della respirazione: ventilazione, scambio gassoso e regolazione del pH
La respirazione (ventilazione polmonare) è il processo meccanico che muove l'aria tra l'atmosfera e gli alveoli per consentire lo scambio gassoso e mantenere l'equilibrio acido-base.
Fasi della ventilazione
- Inspirazione (attiva): Il diaframma si contrae (abbassando la pressione pleurica), gli intercostali esterni sollevano le coste → espansione polmonare → l'aria entra seguendo un gradiente di pressione.
- Esperazione (passiva a riposo): Recoil elastico di polmoni e gabbia toracica + rilassamento dei muscoli inspiratori → aumento della pressione alveolare → l'aria esce. L'espirazione forzata recluta intercostali interni e muscoli addominali.
Scambio gassoso
- L'O₂ diffonde dagli alveoli (PO₂ ~100 mmHg) → sangue capillare polmonare (PO₂ ~40 mmHg).
- La CO₂ diffonde dal sangue (PCO₂ ~45 mmHg) → alveoli (PCO₂ ~40 mmHg).
- Regolato dalla legge di Fick: la diffusione dipende da superficie, spessore della membrana, gradiente di pressione parziale e coefficiente di diffusione.
Regolazione del pH
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻. La ventilazione regola la PCO₂ arteriosa in pochi minuti per compensare i disturbi acido-base metabolici (compenso respiratorio).
Controllo della ventilazione
- Chemiorecettori centrali (midollo): Rispondono al pH del LCR (guidato dalla PCO₂).
- Chemiorecettori periferici (corpi carotidei/aortici): Rispondono a PO₂, PCO₂ e pH.
- Centri superiori: Controllo volontario, influenze emotive e comportamentali.
La ventilazione è regolata con precisione per mantenere PO₂, PCO₂ e pH arteriosi entro stretti limiti fisiologici.