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Apparato respiratorio e i danni del fumo (L’)
Gran parte degli alimenti che ogni vivente introduce nel proprio corpo
viene trasformata nell'energia necessaria al compimento di tutte le
principali funzioni vitali. Come un'automobile che per muoversi ha
bisogno del contributo energetico fornitole dalla combustione della
benzina, così ogni vivente richiede energia per poter mettere in moto
il proprio metabolismo. Il processo biochimico che permette alle
cellule di ottenere energia è la respirazione cellulare. Essa consiste
nella lentissima combustione, o meglio nell'ossidazione, di parte degli
alimenti introdotti; il combustibile è rappresentato tipicamente dal
glucosio (ma anche da altre sostanze energetiche), il comburente è
l'ossigeno, presente sul nostro pianeta sia nell'aria atmosferica, sia
disciolto nelle acque marine e dolci. Questa reazione chimica ha come
prodotto finale di scarto l'anidride carbonica. In questo modo nelle
cellule si consuma ossigeno (chimicamente O2) e si produce anidride
carbonica (chimicamente CO2); in un organismo pluricellulare servono
quindi apparati (l'apparato respiratorio e circolatorio) in grado di
captare O2 dall'aria e trasportarlo ai tessuti e di accompagnare in
senso inverso la CO2. La respirazione è lo scambio, compiuto dal
sistema respiratorio, dei due gas suddetti tra l'ambiente esterno e il
sangue.
Le conoscenze sulla respirazione
Le conoscenza sulla respirazione derivano soprattutto dagli studi efettuati nel XVIII secolo dal chimico Lavoisier. Organismi aerobi e anaerobi Dopo le scoperte di Lavoisier, le ricerche sulla respirazione si estesero a tutto il mondo vivente; i suoi rappresentanti poterono essere catalogati, secondo la loro esigenza di ossigeno, in organismi aerobi obbligatori se richiedevano assolutamente il prezioso gas per "bruciare" il combustibile alimentare, in anaerobi se, al contrario, vivevano solo in totale assenza di questo elemento chimico e in aerobi facoltativi se potevano vivere ugualmente bene in ambedue le condizioni. Si poté inoltre osservare come nelle specie aerobie il consumo di ossigeno aumentasse parallelamente all'aumentare di quelle attività vitali che richiedevano un adeguato e continuo rifornimento energetico.
VARIETA' DEGLI ORGANI RESPIRATORI NEL MONDO ANIMALE
In molti animali inferiori (protozoi, celenterati ecc.) l'approvvigionamento di ossigeno segue vie semplicissime: mancando di sistemi respiratori differenziati, questi organismi assorbono l'ossigeno direttamente attraverso le membrane cellulari o l'esile rivestimento cutaneo del loro corpo. Esistono però nel mondo animale soluzioni più complesse, quali le trachee degli insetti, le branchie della maggior parte degli animali acquatici, i polmoni tipici dei vertebrati terrestri, ma presenti anche in alcuni invertebrati come le comuni chiocciole.
Respirare nell'acqua: le branchie
Le branchie da un punto di vista evolutivo costituiscono forse il primo gradino successivo alla più rudimentale respirazione cutanea, essendosi la vita sviluppata prima nelle acque che sulla terraferma. Le branchie in origine fungevano anche da organi collegati alla nutrizione.
Respirare nell'aria: i polmoni
I polmoni dei vertebrati terrestri rappresentano l'ultimo grado di perfezione raggiunta in questo campo. Si tratta di organi sacchiformi dall'aspetto spugnoso, ben riposti all'interno del corpo per limitare al massimo i rischi della disidratazione. Le loro pareti sono costituite da milioni di minuscole cavità, gli alveoli, formate da cellule piatte, rivestite da un sottile velo di liquido e da una fitta rete di capillari. Da ogni alveolo si diparte un tubicino che, per mezzo di una serie più o meno complessa di canalicoli e canali, è collegato all'ambiente esterno: gli scambi gassosi in questo caso si compiono tra l'aria esterna e i capillari attraverso le sottili pareti umide degli alveoli polmonari.
La struttura dei polmoni è garante di sicuro scambio respiratorio: negli esseri umani la superficie respiratoria disponibile è nell'ordine dei 90 mq.
La respirazione nell'uomo
La respirazione avviene nel citoplasma delle cellule, dove l'ossigeno, portato dal sangue dall'emoglobina delle emazie, reagisce chimicamente ("ossida" in linguaggio chimico) con le sostanze alimentari producendo come prodotti finali l'anidride carbonica e l'acqua e liberando energia. La respirazione è perciò un processo biochimico cellulare. In un organismo pluricellulare è necessario un apparato che provveda agli scambi gassosi - assunzione di nuovo ossigeno, eliminazione di anidride carbonica e vapore acqueo - tra il sangue e l'ambiente esterno. Il processo respiratorio, nell'uomo, si divide in respirazione interna, costituita da un insieme di complessi meccanismi chimici a livello delle singole cellule, ed esterna, che si verifica a livello dei polmoni. L'apparato respiratorio adempie alla respirazione esterna assicurando gli scambi gassosi attraverso l'introduzione (inspirazione) e la successiva espulsione (espirazione) di aria nell'organismo. Queste due fasi si compiono nei polmoni e negli organi a questi annessi.
I polmoni
I polmoni sono gli organi essenziali dell'apparato respiratorio all'interno dei quali si compie il fondamentale processo dell'ematosi, ovvero la trasformazione del sangue venoso in sangue arterioso; i polmoni sono avvolti in una membrana sierosa, detta pleura; sono situati nell'interno della gabbia toracica e poggianti sul diaframma, cospicuo muscolo orizzontale a forma di volta schiacciata, che divide in due metà la cavità del tronco: il torace e, inferiormente, l'addome. I polmoni poggiano sul diaframma con la loro parte più grossa e larga, detta base, e vanno poi restringendosi fino a terminare in punta, e cioè con l'apice, verso il collo. La contrazione del diaframma ne determina l'appiattimento, con compressione dei visceri addominali e aumento della capacità della cavità toracica. Il polmone destro è più grande del sinistro ed è costituito da tre lobi, a differenza dell'altro che ne ha due soli.
LE VIE RESPIRATORIE
L'aria arriva ai polmoni o attraverso il naso, che è l'apertura respiratoria specifica, o attraverso la bocca. Nel primo caso il passaggio dell'aria è tortuoso; l'aria è così riscaldata, filtrata dai piccoli peli della cavità nasale e, se occorre, umidificata mentre viene introdotta. Dal naso l'aria passa nella faringe, il tratto in comune tra gli apparati digerente e respiratorio, e quindi scende per la laringe, dove si trovano le corde vocali. La porzione immediatamente successiva è la trachea, largo tubo cilindrico costituito da anelli cartilaginei sovrapposti. Dopo un certo tratto essa si biforca in due rami (bronchi) ciascuno dei quali penetra nella compagine del polmone corrispondente, suddividendosi in rami sempre più piccoli, proprio come in un albero; per questo si parla di albero respiratorio. Le estreme diramazioni bronchiali terminano in grappoli di minuscole cavità a fondo cieco contenenti aria, gli alveoli polmonari. Questi hanno pareti sottilissime immediatamente sotto le quali si trovano i capillari sanguigni. I gas debbono perciò attraversare solo due esilissimi strati di cellule, quello della parete del capillare e quello della parete dell'alveolo: gli scambi gassosi sono perciò molto facili.
I movimenti respiratori
La struttura del polmone, che ingloba i bronchi, è fibrosa e molto elastica sicché esso può restringersi quando il tessuto è rilassato e dilatarsi quando questo viene teso; ciò permette di variarne la capacità durante i movimenti respiratori. I muscoli che collaborano nell'atto inspiratorio sono, nella respirazione normale, il diaframma e alcuni altri muscoli sottili, che vanno da una costola all'altra (muscoli intercostali). Durante l'inspirazione il diaframma si appiattisce e le costole si portano un poco in alto e in avanti: aumenta così la capacità della gabbia toracica, i polmoni si dilatano e l'aria esterna entra dal naso in virtù della pressione atmosferica. L'inspirazione è un atto muscolare che richiede un lavoro continuo finché dura la vita; cuore, diaframma e muscoli del torace non possono sospendere la loro attività neppure per un istante. Tuttavia, mentre le pulsazioni cardiache sono indipendenti dalla nostra volontà, gli atti respiratori sono in parte automatici e in parte, per quanto entro ristretti limiti, volontari: si può cioè trattenere il respiro per un certo tempo.
I muscoli respiratori sono controllati dagli impulsi nervosi originati nel midollo allungato, la parte inferiore dell'encefalo in collegamento con il midollo spinale. In questa zona si trova infatti il centro respiratorio costituito da due gruppi di cellule nervose, il centro inspiratorio e il centro espiratorio.
I neuroni (cioè le cellule nervose) del primo raggruppamento controllano la contrazione del diaframma e dei muscoli intercostali esterni, che determinano i movimenti inspiratori e hanno un'attività ciclica: essi cioè si attivano, si arrestano e si riattivano in maniera autonoma, continuamente.
L'espirazione dell'aria avviene solo, e spontaneamente, per il rilassamento dei muscoli contratti, salvo nei casi accidentali o speciali (tosse, starnuti, espulsione di un corpo estraneo, gli atti del parlare e del cantare), in cui la frequenza e la profondità respiratoria aumentano, perché entra in funzione il centro espiratorio che stimola la muscolatura intercostale interna. In caso di incidente o malore si stimola artificialmente la respirazione; le tecniche più comuni sono la respirazione bocca a bocca e la ventilazione tramite palloncino di gomma collegato a una maschera da anestesia.
I DANNI DEL FUMO
Innanzitutto bisogna dividere il fumo in due distinte categorie: quello PASSIVO e quello ATTIVO: mentre i danni del fumo attivo derivano dalla propria azione del fumare sigarette e sue derivate contenenti nicotina (sigari e annessi) i danni dovuti al fumo passivo possono essere causati dal fumo di altri o dalla combustione di altre sostanze (cm emissioni difabbriche o automobili) L'aria che viene respirata non è certo pulita: contiene del pulviscolo, cioè delle minuscole particelle di polvere e di terreno, polline, muffe, fumo di sigarette, milioni di batteri e numerosi inquinanti ambientali. Per evitare che la maggior parte di raggiunga gli alveoli polmonari e che quindi rechi danno si sono evoluti numerosi adattamenti. La trachea e i bronchi sono internamente rivestiti da cellule fornite di ciglia che si muovono costantemente in direzione della gola e da cellule che secernono muco, una miscela proteica densa che trattiene gran parte delle particelle solide. Grazie all'azione delle ciglia, il muco risale fino alla faringe e viene inghiottito per essere demolito dall'apparato digerente.
Se una particella di dimensioni maggiori arriva alla laringe o sull'epiglottide, si scatena il riflesso della tosse, un'espirazione improvvisa e forzata che fa vibrare le corde vocali il muco e il materiale indesiderato vengono così espulsi delle vie aeree. La polmonite è uno stato infiammatorio dei polmoni causato dall'insediamento dei batteri. La prolungata esposizione al fumo di sigaretta è una casa ben nota del cancro del polmone o altre malattie, come la bronchite cronica. Nell'enfisema le pareti degli alveoli perdono la loro elasticità e durante l'espirazione rimangono dilatati e pieni d'aria. L'enfisema è di solito causato da un'irritazione del tessuto polmonare che si protrae per un lungo periodo. Il fumo, l'inquinamento e le polveri industriali sono le sostanze che più comunemente irritano i polmoni e provocano alterazioni permanenti dei tessuti per cui lo scambio di ossigeno e anidride carbonica non avviene in modo corretto e le cellule ricevono minori quantità d'ossigeno.
Le conoscenze sulla respirazione
Le conoscenza sulla respirazione derivano soprattutto dagli studi efettuati nel XVIII secolo dal chimico Lavoisier. Organismi aerobi e anaerobi Dopo le scoperte di Lavoisier, le ricerche sulla respirazione si estesero a tutto il mondo vivente; i suoi rappresentanti poterono essere catalogati, secondo la loro esigenza di ossigeno, in organismi aerobi obbligatori se richiedevano assolutamente il prezioso gas per "bruciare" il combustibile alimentare, in anaerobi se, al contrario, vivevano solo in totale assenza di questo elemento chimico e in aerobi facoltativi se potevano vivere ugualmente bene in ambedue le condizioni. Si poté inoltre osservare come nelle specie aerobie il consumo di ossigeno aumentasse parallelamente all'aumentare di quelle attività vitali che richiedevano un adeguato e continuo rifornimento energetico.
VARIETA' DEGLI ORGANI RESPIRATORI NEL MONDO ANIMALE
In molti animali inferiori (protozoi, celenterati ecc.) l'approvvigionamento di ossigeno segue vie semplicissime: mancando di sistemi respiratori differenziati, questi organismi assorbono l'ossigeno direttamente attraverso le membrane cellulari o l'esile rivestimento cutaneo del loro corpo. Esistono però nel mondo animale soluzioni più complesse, quali le trachee degli insetti, le branchie della maggior parte degli animali acquatici, i polmoni tipici dei vertebrati terrestri, ma presenti anche in alcuni invertebrati come le comuni chiocciole.
Respirare nell'acqua: le branchie
Le branchie da un punto di vista evolutivo costituiscono forse il primo gradino successivo alla più rudimentale respirazione cutanea, essendosi la vita sviluppata prima nelle acque che sulla terraferma. Le branchie in origine fungevano anche da organi collegati alla nutrizione.
Respirare nell'aria: i polmoni
I polmoni dei vertebrati terrestri rappresentano l'ultimo grado di perfezione raggiunta in questo campo. Si tratta di organi sacchiformi dall'aspetto spugnoso, ben riposti all'interno del corpo per limitare al massimo i rischi della disidratazione. Le loro pareti sono costituite da milioni di minuscole cavità, gli alveoli, formate da cellule piatte, rivestite da un sottile velo di liquido e da una fitta rete di capillari. Da ogni alveolo si diparte un tubicino che, per mezzo di una serie più o meno complessa di canalicoli e canali, è collegato all'ambiente esterno: gli scambi gassosi in questo caso si compiono tra l'aria esterna e i capillari attraverso le sottili pareti umide degli alveoli polmonari.
La struttura dei polmoni è garante di sicuro scambio respiratorio: negli esseri umani la superficie respiratoria disponibile è nell'ordine dei 90 mq.
La respirazione nell'uomo
La respirazione avviene nel citoplasma delle cellule, dove l'ossigeno, portato dal sangue dall'emoglobina delle emazie, reagisce chimicamente ("ossida" in linguaggio chimico) con le sostanze alimentari producendo come prodotti finali l'anidride carbonica e l'acqua e liberando energia. La respirazione è perciò un processo biochimico cellulare. In un organismo pluricellulare è necessario un apparato che provveda agli scambi gassosi - assunzione di nuovo ossigeno, eliminazione di anidride carbonica e vapore acqueo - tra il sangue e l'ambiente esterno. Il processo respiratorio, nell'uomo, si divide in respirazione interna, costituita da un insieme di complessi meccanismi chimici a livello delle singole cellule, ed esterna, che si verifica a livello dei polmoni. L'apparato respiratorio adempie alla respirazione esterna assicurando gli scambi gassosi attraverso l'introduzione (inspirazione) e la successiva espulsione (espirazione) di aria nell'organismo. Queste due fasi si compiono nei polmoni e negli organi a questi annessi.
I polmoni
I polmoni sono gli organi essenziali dell'apparato respiratorio all'interno dei quali si compie il fondamentale processo dell'ematosi, ovvero la trasformazione del sangue venoso in sangue arterioso; i polmoni sono avvolti in una membrana sierosa, detta pleura; sono situati nell'interno della gabbia toracica e poggianti sul diaframma, cospicuo muscolo orizzontale a forma di volta schiacciata, che divide in due metà la cavità del tronco: il torace e, inferiormente, l'addome. I polmoni poggiano sul diaframma con la loro parte più grossa e larga, detta base, e vanno poi restringendosi fino a terminare in punta, e cioè con l'apice, verso il collo. La contrazione del diaframma ne determina l'appiattimento, con compressione dei visceri addominali e aumento della capacità della cavità toracica. Il polmone destro è più grande del sinistro ed è costituito da tre lobi, a differenza dell'altro che ne ha due soli.
LE VIE RESPIRATORIE
L'aria arriva ai polmoni o attraverso il naso, che è l'apertura respiratoria specifica, o attraverso la bocca. Nel primo caso il passaggio dell'aria è tortuoso; l'aria è così riscaldata, filtrata dai piccoli peli della cavità nasale e, se occorre, umidificata mentre viene introdotta. Dal naso l'aria passa nella faringe, il tratto in comune tra gli apparati digerente e respiratorio, e quindi scende per la laringe, dove si trovano le corde vocali. La porzione immediatamente successiva è la trachea, largo tubo cilindrico costituito da anelli cartilaginei sovrapposti. Dopo un certo tratto essa si biforca in due rami (bronchi) ciascuno dei quali penetra nella compagine del polmone corrispondente, suddividendosi in rami sempre più piccoli, proprio come in un albero; per questo si parla di albero respiratorio. Le estreme diramazioni bronchiali terminano in grappoli di minuscole cavità a fondo cieco contenenti aria, gli alveoli polmonari. Questi hanno pareti sottilissime immediatamente sotto le quali si trovano i capillari sanguigni. I gas debbono perciò attraversare solo due esilissimi strati di cellule, quello della parete del capillare e quello della parete dell'alveolo: gli scambi gassosi sono perciò molto facili.
I movimenti respiratori
La struttura del polmone, che ingloba i bronchi, è fibrosa e molto elastica sicché esso può restringersi quando il tessuto è rilassato e dilatarsi quando questo viene teso; ciò permette di variarne la capacità durante i movimenti respiratori. I muscoli che collaborano nell'atto inspiratorio sono, nella respirazione normale, il diaframma e alcuni altri muscoli sottili, che vanno da una costola all'altra (muscoli intercostali). Durante l'inspirazione il diaframma si appiattisce e le costole si portano un poco in alto e in avanti: aumenta così la capacità della gabbia toracica, i polmoni si dilatano e l'aria esterna entra dal naso in virtù della pressione atmosferica. L'inspirazione è un atto muscolare che richiede un lavoro continuo finché dura la vita; cuore, diaframma e muscoli del torace non possono sospendere la loro attività neppure per un istante. Tuttavia, mentre le pulsazioni cardiache sono indipendenti dalla nostra volontà, gli atti respiratori sono in parte automatici e in parte, per quanto entro ristretti limiti, volontari: si può cioè trattenere il respiro per un certo tempo.
I muscoli respiratori sono controllati dagli impulsi nervosi originati nel midollo allungato, la parte inferiore dell'encefalo in collegamento con il midollo spinale. In questa zona si trova infatti il centro respiratorio costituito da due gruppi di cellule nervose, il centro inspiratorio e il centro espiratorio.
I neuroni (cioè le cellule nervose) del primo raggruppamento controllano la contrazione del diaframma e dei muscoli intercostali esterni, che determinano i movimenti inspiratori e hanno un'attività ciclica: essi cioè si attivano, si arrestano e si riattivano in maniera autonoma, continuamente.
L'espirazione dell'aria avviene solo, e spontaneamente, per il rilassamento dei muscoli contratti, salvo nei casi accidentali o speciali (tosse, starnuti, espulsione di un corpo estraneo, gli atti del parlare e del cantare), in cui la frequenza e la profondità respiratoria aumentano, perché entra in funzione il centro espiratorio che stimola la muscolatura intercostale interna. In caso di incidente o malore si stimola artificialmente la respirazione; le tecniche più comuni sono la respirazione bocca a bocca e la ventilazione tramite palloncino di gomma collegato a una maschera da anestesia.
I DANNI DEL FUMO
Innanzitutto bisogna dividere il fumo in due distinte categorie: quello PASSIVO e quello ATTIVO: mentre i danni del fumo attivo derivano dalla propria azione del fumare sigarette e sue derivate contenenti nicotina (sigari e annessi) i danni dovuti al fumo passivo possono essere causati dal fumo di altri o dalla combustione di altre sostanze (cm emissioni difabbriche o automobili) L'aria che viene respirata non è certo pulita: contiene del pulviscolo, cioè delle minuscole particelle di polvere e di terreno, polline, muffe, fumo di sigarette, milioni di batteri e numerosi inquinanti ambientali. Per evitare che la maggior parte di raggiunga gli alveoli polmonari e che quindi rechi danno si sono evoluti numerosi adattamenti. La trachea e i bronchi sono internamente rivestiti da cellule fornite di ciglia che si muovono costantemente in direzione della gola e da cellule che secernono muco, una miscela proteica densa che trattiene gran parte delle particelle solide. Grazie all'azione delle ciglia, il muco risale fino alla faringe e viene inghiottito per essere demolito dall'apparato digerente.
Se una particella di dimensioni maggiori arriva alla laringe o sull'epiglottide, si scatena il riflesso della tosse, un'espirazione improvvisa e forzata che fa vibrare le corde vocali il muco e il materiale indesiderato vengono così espulsi delle vie aeree. La polmonite è uno stato infiammatorio dei polmoni causato dall'insediamento dei batteri. La prolungata esposizione al fumo di sigaretta è una casa ben nota del cancro del polmone o altre malattie, come la bronchite cronica. Nell'enfisema le pareti degli alveoli perdono la loro elasticità e durante l'espirazione rimangono dilatati e pieni d'aria. L'enfisema è di solito causato da un'irritazione del tessuto polmonare che si protrae per un lungo periodo. Il fumo, l'inquinamento e le polveri industriali sono le sostanze che più comunemente irritano i polmoni e provocano alterazioni permanenti dei tessuti per cui lo scambio di ossigeno e anidride carbonica non avviene in modo corretto e le cellule ricevono minori quantità d'ossigeno.
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