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Polmoni

Curatore scientifico
Dr. Marialuisa Lugaresi
Specialità del contenuto
Pneumologia

Cosa sono i polmoni?

I polmoni sono una coppia di grandi organi spugnosi ottimizzati per lo scambio di gas tra il sangue e l'aria. Il nostro corpo ha bisogno di ossigeno per sopravvivere, e i polmoni ci forniscono l'ossigeno vitale rimuovendo al contempo l'anidride carbonica prima che possa raggiungere livelli pericolosi.

Se la superficie interna dei polmoni potesse essere distesa, essa occuperebbe una superficie di circa 80/100 metri quadrati (circa le dimensioni di metà di un campo da tennis!). I polmoni forniscono anche noi dell'aria che serve per parlare, ridere e cantare.

La 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, invece, forma lo strato interno della membrana che ricopre la superficie dei polmoni.

Tra la pleura parietale e viscerale c’è la cavità pleurica, che crea un’intercapedine ai polmoni per espandersi durante l'inspirazione. Il liquido sieroso secreto dalle membrane pleuriche lubrifica l'interno della cavità pleurica per evitare irritazioni ai 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 torace e continuano posteriormente verso la colonna vertebrale. Ogni polmone è spugnoso e approssimativamente a forma di cono con l'estremità superiore che forma la punta del cono e l'estremità inferiore che ne forma la base. L'estremità superiore dei polmoni si restringe a punta arrotondata ed è nota come apice. L'estremità inferiore dei polmoni, conosciuta come base, poggia sulla membrana a cupola. La base dei polmoni è concava per seguire il profilo del diaframma.

Il polmone sinistro è leggermente più piccolo del polmone destro per 2/3 per fare spazio al cuore che si trova sul lato sinistro del corpo. Il polmone sinistro contiene la tacca cardiaca, una rientranza nel polmone che circonda la punta del cuore.

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

Bronchi

L'aria entra nel corpo attraverso il naso o la bocca e passa attraverso faringe, laringe e trachea. Poco prima di raggiungere i polmoni, la trachea si divide poi nei bronchi sinistro e destro - tubi cavi fatti di cartilagine ialina e rivestiti con epitelio ciliato pseudostratificato. La cartilagine ialina dà ai bronchi forma di anelli incompleti a lettera "C", con la parte aperta dell'anello rivolta verso la parte posteriore dei bronchi. La cartilagine ialina rigida impedisce i bronchi di collassare e bloccare il flusso dell'aria ai polmoni. Ogni polmone riceve l'aria da un unico, grande bronco primario.

Quando i bronchi primari entrano nei polmoni, si diramano in piccoli bronchi secondari che trasportano l'aria di ciascun lobo del polmone. Così, i rami destri dei bronchi si sviluppano in 3 bronchi secondari, mentre i rami del polmone sinistro in 2 bronchi secondari. I bronchi secondari si sviluppano ulteriormente in molti piccoli bronchi terziari all'interno di ciascun lobo. I bronchi secondari e terziari migliorano l'efficienza dei polmoni distribuendo uniformemente aria all'interno di ciascun lobo.

L'epitelio pseudostratificato che riveste i bronchi contiene molte ciglia e cellule a calice. Le ciglia sono piccole sporgenze cellulari simili a capelli che si estendono sulla superficie delle cellule. Le cellule a calice sono cellule epiteliali specializzate a secernere muco per ricoprire il rivestimento dei bronchi. Le ciglia si muovono insieme per spingere il muco secreto dalle cellule caliciformi lontano dai polmoni. Particelle di polvere e anche agenti patogeni come virus, batteri e funghi presenti nell'aria che entrano nei polmoni attaccano il muco e vengono attaccati dalle vie respiratorie. In questo modo il muco aiuta a mantenere i polmoni puliti e privi di malattie.

Bronchioli

Molti piccoli bronchioli si diramano dai bronchi terziari. I bronchioli differiscono dai bronchi sia per 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 di tessuto muscolare liscio. Il tessuto delle pareti dei bronchioli permette al diametro dei bronchioli di modificarsi in misura significativa. Quando il corpo richiede maggiori volumi di aria che entra nei polmoni, come ad esempio durante l'esercizio fisico, i bronchioli si dilatano per permettere una migliore circolazione dell'aria. In risposta a polvere o altri inquinanti ambientali, i bronchioli si possono restringere per impedire l'inquinamento dei polmoni.

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

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. Gli alveoli si trovano in piccoli gruppi detti sacchi alveolari alla fine del bronchiolo terminale. Ogni alveolo è una cavità a forma di coppa circondata da molti piccoli capillari.

Le pareti della alveoli sono fiancheggiate da semplici cellule epiteliali squamose note come cellule alveolari. Un sottile strato di tessuto connettivo alla base supporta le cellule alveolari. I capillari circondano il tessuto connettivo sul bordo esterno degli alveoli. La membrana respiratoria si forma nel punto in cui le pareti di un capillare sono a stretto contatto con le pareti di un alveolo. nella membrana respiratoria lo scambio di gas avviene tra l'aria e il sangue attraverso le pareti sottili di alveoli e capillari.

Le cellule del setto e i macrofagi si trovano anche all'interno degli alveoli. Le cellule settali producono fluido alveolare che ricopre la superficie interna degli alveoli. Questo fluido è estremamente importante per la funzione polmonare, in quanto è un tensioattivo che inumidisce gli alveoli, aiuta a mantenere l'elasticità dei polmoni e difende le pareti alveolari dal collasso. I macrofagi negli alveoli mantengono i polmoni puliti e privi di infezioni catturando e fagocitando gli agenti patogeni e gli altri corpi estranei che entrano negli alveoli con l’aria inalata.

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, l'aria atmosferica e gli alveoli. . Durante l’inspirazione si crea infatti una depressione nelle vie aeree che genera un flusso d’aria diretto dalla bocca agli alveoli, mentre nel corso dell’espirazione si realizza il fenomeno inverso. L’attività ventilatoria è possibile grazie all’operato dei muscoli inspiratori principali, come il diaframma, mentre la fase espiratoria, si compie in modo passivo: il ritorno elastico polmonare tende a riportare l’organo al livello di volume preinspiratorio.

La normale respirazione coinvolge diversi meccanismi:

  • Una respirazione è compiuta dalla contrazione del diaframma e dei muscoli intercostali esterni per inspirazione. Durante l'espirazione, i muscoli si rilassano e l'elasticità dei polmoni ritorna al loro volume a riposo espellendo aria dai polmoni.
  • I nostri corpi realizzano una respirazione profonda con un movimento pronunciato del diaframma verso l'addome. I muscoli intercostali esterni insieme ai muscoli sternocleidomastoideo e scaleno del collo espandono lo spazio tra le nervature, aumentando il volume del torace. Durante una profonda espirazione, i muscoli intercostali interni e i muscoli addominali contratti diminuiscono il volume della cavità toracica, forzando l'aria dai polmoni.
  • L’eupnea è il respiro tranquillo che avviene quando il corpo è a riposo. Durante l’eupnea, il corpo dipende soprattutto dalla respirazione superficiale con occasionali respiri profondi in base al bisogno del corpo di livelli leggermente più elevati di gas.

Volume dei polmoni

Il volume totale di aria dei polmoni è di circa 4/6 litri e varia con le dimensioni di una persona, l'età, il sesso e la salute respiratoria. I volumi polmonari sono misurati clinicamente da un dispositivo noto come spirometro. La respirazione superficiale normale muove solo una piccola frazione del volume totale dei polmoni con ogni respiro. Questo volume di aria, detto volume corrente, in genere misura solo circa 0,5 litri. Una respirazione profonda può forzare più aria dentro e fuori i polmoni. Il volume di 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 di aria che rimane nei polmoni in ogni momento, anche durante una profonda espirazione. L'aria fresca entrare nei polmoni ad ogni respiro e si mescola con l'aria residua nei polmoni in modo che l'aria residua venga 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 all'interno degli alveoli e il sangue nei capillari dei polmoni. L’aria all'interno degli alveoli contiene una pressione parziale di ossigeno superiore rispetto al sangue nei capillari. Al contrario, il sangue nei capillari dei polmoni contiene una pressione parziale di anidride carbonica superiore rispetto all'aria negli alveoli. Queste pressioni parziali causano il passaggio di ossigeno nell'aria e nel sangue attraverso la membrana respiratoria. Allo stesso tempo, l'anidride carbonica si diffonde nel sangue e in aria attraverso la membrana respiratoria. Lo scambio di ossigeno nel sangue e di anidride carbonica nell'aria permette al sangue di fornire ossigeno alle cellule del corpo, e di eliminare l’anidride carbonica nell’aria.

Controllo della respirazione

La ritmicità della respirazione è conseguente all’attività autonoma ed interdipendente di due gruppi di cellule dei centri respiratori situati nel tronco encefalico.

Il centro respiratorio monitora la concentrazione di gas nel sangue e regola la velocità e la profondità della respirazione, se necessario. Durante l'esercizio fisico o altro sforzo, il centro respiratorio aumenta automaticamente la frequenza respiratoria per fornire livelli costanti di ossigeno al sangue. Durante il riposo, il centro respiratorio riduce la frequenza respiratoria per prevenire iperventilazione e mantenere livelli sani nel sangue di ossigeno e anidride carbonica.

I centri respiratori bulbari ricevono inoltre afferenze direttamente dalla corteccia cerebrale, sia di tipo eccitatorio sia inibitorio, che sono responsabili del possibile controllo volontario della respirazione.

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