Sistema respiratorio: La nostra via per lo scambio di gas

Il sistema respiratorio umano è una serie di organi responsabili dell’assunzione di ossigeno e dell’espulsione di anidride carbonica. Gli organi principali del sistema respiratorio sono i polmoni, che effettuano questo scambio di gas quando respiriamo.

I polmoni lavorano con il sistema circolatorio per pompare sangue ricco di ossigeno a tutte le cellule del corpo. Il sangue raccoglie poi l’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 solo circa cinque minuti senza ossigeno, le cellule cerebrali cominciano a morire, secondo il National Institute of Neurological Disorders and Stroke, il che può portare a danni cerebrali e infine alla morte.

Negli esseri umani, la respirazione media, o frequenza respiratoria, dipende soprattutto dall’età. La frequenza respiratoria normale di un neonato è di circa 40-60 volte al minuto e può rallentare a 30-40 volte al minuto quando il bambino dorme, secondo Stanford Children’s Health. La frequenza respiratoria media a riposo per gli adulti è 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

Quando respiriamo, l’ossigeno entra nel naso o nella bocca e passa nei seni, che sono spazi cavi 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 portano l’aria in ogni polmone (ognuno è chiamato bronco). I bronchi sono rivestiti da minuscoli peli chiamati cilia che si muovono avanti e indietro, trasportando il muco su e giù. 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 portare l’aria nei lobi di ogni polmone. Il polmone destro ha tre lobi, mentre il polmone sinistro ne ha solo due, per fare spazio al 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 prende l’ossigeno e lascia cadere l’anidride carbonica. Il sangue ossigenato si fa poi strada verso la vena polmonare. Questa vena porta il sangue ricco di ossigeno al lato sinistro del cuore, dove viene pompato a tutte le parti del corpo. L’anidride carbonica lasciata dal sangue si sposta negli alveoli e viene espulsa nel nostro respiro esalato.

Il diaframma, un muscolo a forma di cupola alla base dei polmoni, controlla la respirazione e separa la cavità toracica da quella addominale. Quando l’aria viene presa, il diaframma si stringe e si muove verso il basso, facendo 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 del sistema respiratorio

Le malattie e le condizioni del sistema respiratorio rientrano in due categorie: Infezioni, come l’influenza, la polmonite batterica e il virus respiratorio enterovirus, e malattie croniche, come l’asma e la broncopneumopatia cronica ostruttiva (COPD). Secondo il dottor Neal Chaisson, che pratica la medicina polmonare presso la Cleveland Clinic, non c’è molto che può essere fatto per le infezioni virali, ma per lasciarli eseguire il loro corso. “Gli antibiotici non sono efficaci nel trattare i virus e la cosa migliore da fare è semplicemente riposare”, ha detto.

Per la maggior parte degli individui sani, il disturbo respiratorio più comune che possono affrontare è un’infezione, secondo il dottor Matthew Exline, un pneumologo ed esperto di cure critiche presso l’Ohio State University Wexner Medical Center. La tosse è il primo sintomo, eventualmente accompagnato da una febbre.

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

L’asma è un’infiammazione cronica delle vie aeree polmonari che causa tosse, respiro sibilante, oppressione al petto o mancanza di respiro, secondo Tonya Winders, presidente dell’Allergy & Asthma Network. Questi segni e sintomi possono peggiorare quando una persona è esposta ai suoi fattori scatenanti, che possono includere l’inquinamento atmosferico, il fumo di tabacco, i fumi di fabbrica, i solventi di pulizia, le infezioni, i pollini, gli alimenti, l’aria fredda, l’esercizio fisico, i prodotti chimici e i 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, talvolta chiamata bronchite cronica o enfisema, è una malattia cronica e progressiva in cui il flusso d’aria dentro e fuori i polmoni diminuisce, rendendo più difficile la respirazione. Nel corso del tempo, le vie aeree nei polmoni si infiammano e si ispessiscono, rendendo più difficile sbarazzarsi di anidride carbonica di scarto, secondo l’American Lung Association. Come la malattia progredisce, i pazienti sperimentano 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 cancro 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.

Additional resources:

• Read more about the anatomy of the respiratory system from the University of Rochester Medical Center.
• Watch “Meet the Lungs,” from the Khan Academy.
• Check out this useful diagram of the respiratory system, from The Lung Association.

This article was updated on Aug. 23, 2019, by Live Science Contributor Sarah Derouin.