13.3 : Respirazione e scambio gassoso

La complessa interazione tra il sistema cardiovascolare e quello respiratorio è fondamentale per trasportare in modo efficiente i gas respiratori in tutto il corpo. Esploriamo le molteplici funzioni del sistema cardiovascolare, sottolineando il suo ruolo fondamentale nello scambio di gas.

La respirazione comporta lo scambio di gas, in particolare ossigeno (O_2) e anidride carbonica (CO_2), tra gli alveoli e le cellule del corpo, un processo facilitato dalla circolazione sanguigna. Di conseguenza, il sistema cardiovascolare, che coinvolge cuore e vasi sanguigni, è essenziale per un efficiente scambio di gas. Cominciamo esaminando l'anatomia del cuore.

Il cuore, una pompa muscolare a forma di cono, è l'organo centrale del sistema cardiovascolare. Ha quattro camere cave: due atri in alto e due ventricoli in basso. Gli atri (singolare: atrio) sono gli ingressi che ricevono il sangue dalle vene, che sono la vena cava superiore e inferiore e le vene polmonari sinistra e destra. I ventricoli sono gli sbocchi che pompano con forza il sangue ossigenato attraverso le arterie, comprese le arterie polmonari e l'aorta. Queste arterie forniscono sangue ricco di ossigeno al corpo e trasportano sangue deossigenato ai polmoni per l'ossigenazione.

La struttura unica del cuore, con valvole unidirezionali agli ingressi (tricuspide e mitrale) e alle uscite (polmonare e aortica) di ciascun ventricolo, garantisce il flusso del sangue nella direzione corretta, prevenendo il riflusso e mantenendo l'efficienza del sistema.

L’estesa rete di vasi sanguigni forma un circuito chiuso, facilitando il trasporto del sangue tra il cuore e le cellule del corpo. Le arterie e le arteriole trasportano il sangue lontano dal cuore, dirigendolo verso i capillari, mentre le venule e le vene restituiscono il sangue agli atri.

I capillari, i vasi sanguigni più piccoli, sono fondamentali per lo scambio di sostanze tra il sangue e le cellule del corpo. Nei polmoni, il sangue deossigenato, a basso contenuto di ossigeno e ricco di anidride carbonica, viaggia dal lato destro del cuore ai polmoni. Qui, negli alveoli, l'O_2 dell'aria inalata si diffonde nel sangue, mentre la CO_2, un prodotto di scarto, si diffonde dal sangue negli alveoli per essere espirata. Gli alveoli sono rivestiti da un delicato strato di fluido tensioattivo, senza il quale gli alveoli collasserebbero. Il tensioattivo, prodotto dalle cellule alveolari, riduce la tensione superficiale del fluido, impedendo il collasso degli alveoli e facilitando lo scambio di gas. Dopo aver acquisito ossigeno e rilasciato anidride carbonica, il sangue ricco di ossigeno ritorna al lato sinistro del cuore. Questo sangue ossigenato, ora a basso contenuto di anidride carbonica, circola in tutto il corpo, fornendo ossigeno a vari tessuti.

Per comprendere il trasporto dell’ossigeno è necessario riconoscere anche il ruolo del plasma e dei globuli rossi (eritrociti). Mentre una piccola quantità di ossigeno si dissolve nel plasma, la maggior parte si lega all'emoglobina nei globuli rossi, sotto forma di ossiemoglobina, a causa dell'elevata affinità dell'emoglobina per l'ossigeno. L’emoglobina trasporta anche anidride carbonica, principalmente sotto forma di carbossiemoglobina.

Durante la respirazione interna, l'ossigeno [O_2] e l'anidride carbonica [CO_2] vengono scambiati tra le cellule dei tessuti e il sangue. Eventuali anomalie nella composizione del sangue possono avere un impatto significativo su questo processo. Ad esempio, l’emorragia, caratterizzata da sanguinamento eccessivo, diminuisce la gittata cardiaca e riduce il sangue disponibile per l’apporto di ossigeno. Può portare all'ipossia tissutale, una condizione in cui i tessuti del corpo non ricevono abbastanza ossigeno. L'anemia, un'altra condizione, è caratterizzata da una riduzione degli eritrociti, che porta ad un'emoglobina insufficiente per il trasporto dell'ossigeno e ad un'ossigenazione inadeguata dei tessuti. D’altro canto, l’esercizio fisico regolare migliora l’efficienza dei muscoli cardiaci e aumenta la quantità di ossigeno erogato ai tessuti. Anche altre condizioni, come le malattie respiratorie o l’alta quota, possono influenzare lo scambio di gas, evidenziando il delicato equilibrio necessario per il mantenimento dell’omeostasi.