Sistema respiratorio La nostra strada per lo scambio di gas

Il sistema respiratorio umano è una serie di organi responsabili dell'assunzione di ossigeno e dell'espulsione dell'anidride carbonica. Gli organi primari del sistema respiratorio sono i polmoni, che effettuano questo scambio di gas durante la respirazione. 

I polmoni lavorano con il sistema circolatorio per pompare sangue ricco di ossigeno a tutte le cellule del corpo. Il sangue quindi raccoglie anidride carbonica e altri prodotti di scarto e li trasporta di nuovo ai polmoni, dove vengono pompati fuori dal corpo quando espiriamo, secondo l'American Lung Association.

Il corpo umano ha bisogno di ossigeno per sostenersi. Dopo soli cinque minuti circa senza ossigeno, le cellule cerebrali iniziano a morire, secondo l'Istituto nazionale di disturbi neurologici e ictus, il che può portare a danni cerebrali e alla fine alla morte. [Gasp! 11 fatti sorprendenti sul sistema respiratorio]

Negli esseri umani, la respirazione media, o frequenza respiratoria, dipende principalmente dall'età. La normale frequenza respiratoria di un neonato è di circa 40-60 volte al minuto e può rallentare da 30 a 40 volte al minuto quando il bambino dorme, secondo Stanford Children's Health. La frequenza respiratoria media a riposo per gli adulti va da 12 a 16 respiri al minuto e fino a 40-60 respiri al minuto durante l'esercizio, secondo la European Respiratory Society.

Parti del sistema respiratorio

Mentre respiriamo, l'ossigeno entra nel naso o nella bocca e attraversa i seni, che sono spazi vuoti nel cranio che aiutano a regolare la temperatura e l'umidità dell'aria che respiriamo. 

Dal seno, l'aria passa attraverso la trachea, chiamata anche trachea, e nei bronchi, che sono i due tubi che trasportano l'aria in ciascun polmone (ognuno è chiamato bronco). I bronchi sono rivestiti da minuscoli peli chiamati ciglia che si muovono avanti e indietro, trasportando il muco su e fuori. Il muco è un fluido appiccicoso che raccoglie polvere, germi e altra materia che ha invaso i polmoni ed è ciò che espelliamo quando starnutiamo e tossiamo. 

I bronchi si dividono di nuovo per trasportare l'aria nei lobi di ciascun polmone. Il polmone destro ha tre lobi mentre il polmone sinistro ne ha solo due, per accogliere spazio per il cuore, secondo l'American Lung Association. I lobi sono pieni di piccole sacche spugnose chiamate alveoli, dove avviene lo scambio di ossigeno e anidride carbonica. 

Le pareti alveolari sono estremamente sottili (circa 0,2 micrometri) e sono composte da un singolo strato di tessuti chiamati cellule epiteliali e minuscoli vasi sanguigni chiamati capillari polmonari. Il sangue nei capillari raccoglie ossigeno e rilascia anidride carbonica. Il sangue ossigenato si dirige quindi verso la vena polmonare. Questa vena trasporta il sangue ricco di ossigeno al lato sinistro del cuore, dove viene pompato in tutte le parti del corpo. L'anidride carbonica che il sangue ha lasciato si sposta negli alveoli e viene espulsa nel nostro respiro esalato. 

Il diaframma, un muscolo a forma di cupola nella parte inferiore dei polmoni, controlla la respirazione e separa la cavità toracica dalla cavità addominale. Quando l'aria viene aspirata, il diaframma si stringe e si sposta verso il basso, lasciando più spazio ai polmoni per riempirsi d'aria ed espandersi. Durante l'espirazione, il diaframma si espande e comprime i polmoni, facendo uscire l'aria.

Malattie dell'apparato respiratorio

Le malattie e le condizioni dell'apparato respiratorio si dividono in due categorie: infezioni, come influenza, polmonite batterica e virus respiratorio da enterovirus, e malattie croniche, come l'asma e la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO). Secondo il dottor Neal Chaisson, che pratica medicina polmonare presso la Cleveland Clinic, non c'è molto che si possa fare per le infezioni virali se non per lasciarle seguire il loro corso. "Gli antibiotici non sono efficaci nel trattamento dei virus e la cosa migliore da fare è riposare", ha detto. 

Per la maggior parte degli individui sani, il disturbo respiratorio più comune che possono incontrare è un'infezione, secondo il dottor Matthew Exline, pneumologo ed esperto di terapia intensiva presso l'Ohio State University Wexner Medical Center. La tosse è il primo sintomo, eventualmente accompagnato da febbre. [La scienza grossolana di una tosse e uno starnuto]

"Tuttavia, la tosse può essere un segno di condizioni respiratorie croniche come l'asma, la bronchite cronica o l'enfisema", ha detto. "Nella malattia polmonare cronica, la maggior parte delle malattie respiratorie si presenta con mancanza di respiro, inizialmente con lo sforzo, come camminare per una distanza significativa o salire diverse rampe di scale".

L'asma è un'infiammazione cronica delle vie aeree polmonari che causa tosse, respiro sibilante, senso di costrizione toracica o mancanza di respiro, secondo Tonya Winders, presidente di Allergy & Asthma Network. Questi segni e sintomi possono essere peggiori quando una persona è esposta ai fattori scatenanti, che possono includere inquinamento atmosferico, fumo di tabacco, fumi di fabbrica, solventi per la pulizia, infezioni, pollini, alimenti, aria fredda, esercizio fisico, sostanze chimiche e farmaci. Secondo il CDC, più di 25 milioni di persone (o 1 su 13 adulti e 1 su 12 bambini) negli Stati Uniti hanno l'asma.

La BPCO, a volte chiamata bronchite cronica o enfisema, è una malattia cronica e progressiva in cui il flusso d'aria in entrata e in uscita dai polmoni diminuisce, rendendo più difficile la respirazione. Nel tempo, le vie aeree nei polmoni si infiammano e si ispessiscono, rendendo più difficile eliminare l'anidride carbonica di scarto, secondo l'American Lung Association. Con il progredire della malattia, i pazienti avvertono una mancanza di respiro e può limitare l'attività. Più di 15 milioni di americani sono affetti da BPCO, secondo il CDC. 

Il cancro ai polmoni è spesso associato al fumo, ma la malattia può colpire anche i non fumatori. È il secondo tumore più comune sia per gli uomini che per le donne, superato rispettivamente dal cancro alla prostata e al seno. L'American Cancer Society stima che nel 2019 ci saranno circa 228.150 nuovi casi di cancro ai polmoni (116.440 negli uomini e 111.710 nelle donne) e circa 142.670 morti per cancro ai polmoni (76.650 negli uomini e 66.020 nelle donne) negli Stati Uniti.. 

Risorse addizionali: 

• Maggiori informazioni sull'anatomia del sistema respiratorio presso l'Università di Rochester Medical Center. 
• Guarda "Meet the Lungs", dall'Accademia Khan. 
• Dai un'occhiata a questo utile diagramma del sistema respiratorio, da The Lung Association. 

Questo articolo è stato aggiornato il 23 agosto 2019 dalla collaboratrice Sarah Derouin.