Fisiologia della respirazione, scambio di gas e controllo nervoso

Alterazioni della Mucosa Bronchiale e Scambio di Gas

L'alterazione della mucosa bronchiale, l'alterazione delle secrezioni dell'alveolo impediscono al fattore surfattante di distribuirsi uniformemente, di conseguenza si ha la morte delle cellule epiteliali, gli pneumociti di I tipo. Essi vengono sostituiti da una membrana ialina non cellulare. Nel secreto si possono trovare gocce di surfactant, leucociti, globuli rossi, fibrina. Lo spazio interstiziale è aumentato e ci sono leucociti, questi ostacolano fortemente lo scambio di gas.

Si può notare la morte degli pneumociti ed in questo caso rimane: la membrana basale, la membrana ialina non cellulare e nel secreto si trovano goccioline di neutrofili attivati (che attivano mediatori di infiammazione) globuli rossi e fibrina. Lo spazio interstiziale è alterato, ci sono leucociti, diventa difficile il passaggio di gas, i leucociti lo ostacolano. La membrana respiratoria è più spessa e lo scambio di gas estremamente ostacolato.

Cascata dell'Ossigeno e Valori di Riferimento

Come si comporta l'ossigeno dall'inizio alla fine VEDI SBOBINE 2024

Si vede la cascata di area respirata, area alveolare e sangue periferico. Si parte dall'aria atmosferica e la fine è nei mitocondri. Dall'area alveolare la pressione parziale è 150/160 mmHg.

In valore assoluto si considera NORMALE un rapporto pO2/FiO2 fino a valore di 0,3 (300). Un rapporto inferiore a 300 identifica la sindrome ALI (Adult Lung Injury), mentre un rapporto inferiore a 200 si identifica con la ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome).

Il rapporto pO2/FiO2 fornisce informazioni non solo come valore assoluto, di partenza, ma soprattutto come trend. Il monitoraggio del valore del rapporto nel tempo ci fornisce utili indicazioni sulla situazione della patologia e sull'efficacia delle terapie a cui il paziente è sottoposto.

La pO2 alveolare è lievissimamente superiore ai 100, la pressione parziale è 100 mmHg, a livello tissutale dai 40 nei tessuti a riposo a 20 nei tessuti molto attivi per arrivare a 5 mmHg nei mitocondri. Ciò viene chiamato "cascata dell'ossigeno". L'aria umidificata scende.

Per la legge di Darwin, si toglie spazio ad altri gas quindi scende, l'area alveolare ideale è appena sopra ai 100 mmHg. Nel citoplasma e nei mitocondri scende fino a 5 mmHg.

Metodi di Somministrazione dell'Ossigeno

Modi per somministrare l'ossigeno: ci sono vari modi e ogni dispositivo è fatto per fornire un certo range di pO2:

• 50-cannula nasale: da 1 a un massimo 6 L/min
• -maschera con palloncino: con valvole apribili e chiudibile 10-15 L
• -maschera di venturi: ossigeno puro misto ad aria ambiente

VEDI SLIDE PAG. 19/43 + SBOBINE 2024

Ventilazione Non Invasiva a Pressione Positiva Continua (NIV CPAP)

Gli svantaggi sono rappresentati dal possibile rebreathing di CO2 se si adoperano bassi flussi di gestione inferiori a 30 L/m e dal rumore causato dagli alti flussi e dal dispositivo Venturi (venturimetro). Il rumore, all'interno del casco, può raggiungere anche i 90 decibel, ma può essere ridotto con l'utilizzo di tubi con superficie interna liscia, filtri HME (Heath and Moisture Exchangers) e tappi auricolari ottenendo, così, livelli accettabili prossimi a quelli ambientali di 40-60 decibel

Ci sono vari modi per somministrare ossigeno, ogni dispositivo è costruito per funzionare in un certo range di flusso (litri al minuto). Con differenti dispositivi si possono somministrare diverse quantità di ossigeno. La maschera nasale permette di somministrare ossigeno puro. Quest'ultimo si mischia all'aria atmosferica grazie ad una valvola che fa entrare l'aria atmosferica per via del movimento dell'ossigeno, NIV. Questo dispositivo è molto fastidioso, molto rumoroso. La parte di gomma che aderisce direttamente sulla pelle per mantenere l'aria all'interno del casco e due lacci che passano sotto le ascelle per farlo aderire bene al corpo del paziente. Due flussometri doppi che forniscono ossigeno uno in maniera diretta e uno in maniera mischiata con aria atmosferica. Il passaggio ad alta pressione dell'ossigeno aspira l'aria dall'esterno, l'ossigeno passa da una parte umidificatrice che lo riscalda e lo umidifica la quantità di pO2 dipende dalla temperatura, la temperatura, di fatto deve essere vicina a quella del polmone e viene monitorata. Il casco ha una valvola antisoffocamento poiché, qualora il flusso si interrompesse e la pressione scendesse a 2.5mmHg, la valvola si aprirebbe in modo tale che il paziente non soffochi. Questo casco ha gia salvato molte vite, ci è voluto molto tempo per renderlo sicuro. I rischi possono essere dati dal rebrething o dal rumore che può arrivare ai 90 dbel.

Questo rumore è stato ridotto da tubi con superficie liscia. 50/60 dbel sono ormai i valori normali.

Mioglobina e Affinità per l'Ossigeno

Nel sangue si ritrova anche la mioglobina, molecola monomerica, non presenta la classica curvasanue fetale e materno giungono vicini a lievello placenta, emoglobina fetale ruba ossigeno a quella materna perchè più affinità tetramero, deposito di ossigeno nel muscolo schelettrico, non è sigmoide ma parabolica. l'affinità per ossigeno molto più alta che empglobina, cattura ossigeno catturato sigmoide. La mioglob na ha un'affinità superiore a quella dell'emoglobina e ciò permette di catturare ossigeno dopo che l'emoglobina lo ha rilasciato.

VEDI SLIDE PAG. 25/43Globine

Emoglobina Fetale e Materna

La stessa cosa succede nel feto, l'emoglobina fetale è un tetramero quindi presenta una curva sigmoidea. Essa, però, ha un'affinità superiore rispetto all'emoglobina materna in modo tale che l'ossigeno passi dal sangue materno a quello fetale. La produzione di catene beta inizia abbastanza presto (circa 2 mesi) fino al momento del parto in cui prende il sopravvento nel feto. Troviamo, infatti, altre due globine che sono una catena epsilon dove la produzione decresce molto rapidamente perché sostituita velocemente dalle catene gamma che, dopo il parto, decrescono con la sintesi delle catene beta.

Trasporto della CO2

Trasporto della CO2 avviene in 3 modi

Una quota di CO2 viene disciolta nel plasma (quota molto alta rispetto all'ossigeno) perché è molto solubile. Il 7% si trova disciolta nel plasma, il 93% viene trasportata nei globuli rossi. La CO2 prende due strade: il 23% di tutta la CO2 trasportata dal sangue si combina con l'emoglobina, non al ferro ma alla parte proteica. L'emoglobina che porta CO2 si chiama carbamminoemoglobina, il ferro non ha un'utilità in questo processo.

Il 70% del totale di CO2 trasportato nel sangue viene convertito in bicarbonato (attraverso la formula indicata in figura) grazie ad un enzima chiamato anidrasi carbonica che, non si trova solo nei globuli rossi ma anche nel tubulo renale.

L'acido carbonico si scinde molto facilmente quando si trova in soluzione acquosa e si scinde in ione H e bicarbonato.

Il bicarbonato si accumula nel globulo rosso, esce per gradiente di concentrazione, poi, va nel plasma e alimenta il sistema tampone di carbonato, uno dei più importanti meccanismi di mantenimento del ph del sangue.

Dato che lo ione bicarbonato è negativo, quando esce dal globulo rosso rischia di alterare il pH della cellula, esce uno ione bicarbonato ed entra lo ione cloro. Si chiama shift dei cloruri. Rimane lo ione idrogeno dentro la cellula e può dare fastidio poiché altera il pH della cellula stessa. Il globulo rosso, quindi, nasconde lo ione idrogeno nell'emoglobina. L'emoglobina ha grande capacità di neutralizzare lo ione idrogeno, le proteine sanno neutralizzare le soluzioni acido-base. Il pH si altera solo quando lo ione forma un sistema tampone, sono dei sistemi in equilibrio fra acido e un suo sale.

la capacità di mantener tampone dipende proporzione dei suoi elementi