Il sistema respiratorio
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Il sistema respiratorio

Il sistema respiratorio come centro di scambio gassoso per la fornitura di ossigeno all'individuo e rimozione dell'anidride carbonica.

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Circolazione e respirazione sono due funzioni fisiologiche fondamentali per la vita, quelle delle quali è pressoché impossibile "fare a meno" anche per pochi minuti, pena la morte dell'individuo.
La ventilazione polmonare è un processo meccanico automatico, ritmico e regolato dai centri superiori, funzionante per mezzo della contrazione e rilasciamento dei muscoli scheletrici del diaframma e della gabbia toracica che consentono di fatto il ricambio di aria negli alveoli.
Fa parte a tutti gli effetti della respirazione la circolazione sanguigna da e verso i capillari che, mediante il trasporto di ossigeno, consente l'ossidazione dei metaboliti ed anche la rimozione di anidride carbonica (prodotto di rifiuto del metabolismo). La funzione dei polmoni è quella di consentire il miglior scambio gassoso tra gli alveoli ed i capillari polmonari col minor dispendio energetico. La ventilazione polmonare è il prodotto degli atti respiratori per il volume di ciascun atto.

La perfusione è costituita dal flusso ematico polmonare, ed è misurabile mediante il rapporto fra frequenza cardiaca per il volume sistolico del ventricolo destro. Perfusione e ventilazione sono regolati in modo da ottenere un ottimale rapporto. Il sangue ossigenato viene trasportato dalle vene polmonari verso l'atrio sinistro, il ventricolo sinistro lo pompa verso i capillari dell'intero organismo, le vene sistemiche raccolgono la CO2 riportandola ai polmoni per l'eliminazione. Il trasporto dell'ossigeno (poco idrosolubile) è mediato dall' emoglobina contenuta negli eritrociti , dotata di notevole capacità di fissaggio dell'ossigeno in maniera reversibile. La curva dell'equilibrio ossigeno-emoglobina mette in rapporto la tensione parziale di O2 nel sangue e la quantità legata all'emoglobina.

Generalmente l'emoglobina cede ai tessuti solo il 25% dell'O2 trasportato. In situazioni di forte lavoro o impegno sportivo la percentuale può salire sino al 50% e il flusso sanguigno può triplicare. Come risultato avremo un apporto di ossigeno 6 volte maggiore che durante lo stato di riposo. L'anidride carbonica è trasportata ai polmoni in soluzione o sottoforma di bicarbonato di sodio. La CO2 reagisce con l'acqua formando acido carbonico che, dissociandosi, libera ioni bicarbonato HCO3-. Questo principio è anche alla base del sistema tampone che abbassa (regola) il pH ematico. Parte della CO2, come appena detto, reagisce con H2O e idrossido di sodio secondo la reazione sottostante:

acido carbonico idrossido di sodio bicarbonato di sodio e acqua
H2CO3+NaOH=NaHCO3 + H2O
acido debole base forte tampone

Il sistema tampone è dato da una base forte e da un acido debole, che originano un sale con funzione tampone.
Il trasporto di ossigeno viene svolto, come già detto dalla ventilazione polmonare e dalla perfusione polmonare. Diviene lampante quanto questo rapporto debba essere ottimizzato al fine del miglior funzionamento possibile. L'ossigeno si sposta tra le varie sedi che dagli alveoli lo portano ai mitocondri cellulari per diffusione ossia sfrutta le differenti tensioni parziali.
L'inspirazione viene fatta partire da stimoli inviati dai centri respiratori del tronco encefalico che stimolano la contrazione dei muscoli diaframmatici e dei muscoli intercostali. La contrazione determina un aumento del volume della cavità toracica e, come diretta conseguenza, la diminuzione della pressione dello spazio pleurico che circonda i polmoni. I polmoni, distendibili, si espandono passivamente ed abbassano la pressione negli alveoli, richiamando area esterna all'interno dei polmoni. Il flusso prosegue sino a che la pressione intraplomonare e quella atmosferica non si eguagliano. Durante l'espirazione il processo si inverte, la pressione pleurica ed alveolare aumentano con il ritorno elastico del diaframma e l'aria esce dai polmoni. Il dispendio energetico richiesto è minimo.