16 sedicesima lezione

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MASSIMILIANO CAMILLI

LEZIONE DEL 22-11-2011

FISIOLOGIA RESPIRATORIA

DISEGNO LAVAGNA: vengono ripresi argomenti delle lezioni precedenti.

Rivediamo concetti di meccanica respiratoria e il modo migliore è utilizzare ilmodello della concertina: fisarmonica senza tasti. Possiamo schematizzare laconcertina come una specie di soffietto con pareti dotate di ritorno elastico.

Consideriamo un modello lineare di concertina; rappresentiamo la compliance dellaconcertina con una relazione volume pressione così come abbiamo fatto per ilsistema respiratorio: è una relazione lineare rappresentata da una retta.Supponiamo che la pressione a cavallo della parete della concertina (una sorta dipressione transmurale), abbia questa relazione: è la differenza tra la pressioneinterna e la pressione esterna atmosferica uguale a 0; inizialmente il volume dellaconcertina è uguale a zero, poi ad esempio per una pressione transmurale di 5

cmH2O il volume della concertina diventa di un litro e per una pressione di 10cmH20 il volume è pari a 2 L. Supponiamo che voglia far assumere alla concertina unvolume interno di un litro: devo vincere il ritorno elastico della concertina cioèquella forza che tende a farle assumere il suo volume proprio uguale a 0. Questo lofaccio generando una pressione transmurale positiva: in questo caso per farassumere un volume di un litro devo generare una pressione transmurale di+5cmH2O cioè la pressione interna deve essere maggiore della pressione esterna di+ 5cmH20. Come lo posso fare? Ovviamente lo faccio collegando la concertina con

una siringa o pompa o stantuffo, e premendo sullo stantuffo genero in un sistemachiuso una pressione interna di + 5; la pressione esterna ovviamente è quellaatmosferica o quella che si esercita sulla superficie esterna della concertina cheassumiamo essere pari a 0. A questo punto il volume interno è di un litro perché lapressione transmurale è: +5-0=+5. Ovviamente adesso se voglio far aumentareulteriormente il volume della concertina, per esempio se volessi arrivare ad unvolume di 2 l., devo aumentare la pressione transmurale. Se spingo ulteriormente

sullo stantuffo fino ad arrivare ad una pressione interna di + 10 ovviamente lapressione transmurale sarà +10-0=+10. Quindi ilo volume sarà adesso di 2 L. Questaè una prima possibilità; una seconda possibilità è di non agire sulla pressione interna



Meccanica Respiratoria e suo controllo

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ma di agire sulla pressione esterna intorno alla concertina. Prendo la mia concertina,la metto all’interno di un recipiente chiuso stagno e quì creo uno spazio noncomunicante con l’esterno. In questo caso la pressione interna della concertina saràsempre uguale a 0 in condizioni statiche perché l’interno comunica con l’esterno e lepressioni si equilibrano sempre. Che cosa devo fare per far assumere un volumeinterno di 1L ? Devo generare una pressione negativa, inferiore a quella all’internodella concertina. Se io genero una pressione esterna di -5cmH20 la pressionetransmurale sarà 0-(-5)=+5 e ottengo la stessa situazione. Avrò un volume interno di1l. Se voglio appunto generare un volume interno di 2l, devo rendere più negativa lapressione nell’intercapedine fino a farla diventare -10 cmH20 per cui la pressionetransmurale sara 0-(-10)=+10. Ci sono quindi 2 possibilità. La condizione fisiologica

che si verifica nell’organismo è quella in cui viene diminuita la pressione esterna: laconcert ina è il polmone e l’intercapedine è lo spazio pleurico. Invece l’alt rasituazione cioè quella in cui l’imboccatura della concertina è messa incomunicazione con una pompa meccanica si verifica nella ventilazione artificiale: èfondamentale che non ci sia perdita di aria tra la pompa che genera il flusso e laconcertina e questo viene realizzato inserendo un tubo endotracheale con unmanicotto di gomma e quando il tubo è in posizione, il manicotto viene gonfiato esigilla lo spazio intorno al tubo nella trachea. Ovviamente per generare questevariazioni di volume occorre generare variazioni di pressione transmurale o inquesto caso variazioni di pressione pleurica. Queste forze che fanno variare lapressione pleurica sono generate dai muscoli respiratori. Queste sono le condizionistatiche in assenza di flusso di aria nelle vie respiratorie; vediamo ora che succede incondizioni dinamiche fisiologiche: abbiamo detto che in condizioni dinamiche devoprendere in considerazione la resistenza al flusso dell’aria delle vie respiratorie.Indico questa resistenza delle vie respiratorie come fosse concentrata in un unico

punto mediante 2 triangolini per indicare che qui c’è una resistenza. Allora partiamoadesso dalla condizione in cui avevamo una pressione pleurica di -5cmH2O e 0 comepressione alveolare e quindi questo volume di 1 L. Supponiamo che non siamo incondizioni statiche ma dinamiche e quindi ad esempio consideriamo la faseinspiratoria. Abbiamo detto che a causa della resistenza delle vie aeree quando sirende disponibile un volume interno durante l’inspirazione, l’aria non ce la faimmediatamente ad entrare e riempire completamente quel volume per cui sigenera una depressione cioè una pressione inferiore. In condizioni dinamiche

quindi, mentre la pressione alla bocca continua ad essere 0, la pressione interna èad esempio -2cmH20 dovuta alle resistenze. In condizioni dinamiche la pressione




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pleurica non può più essere -5 perché a questo punto la pressione transpolmponarenon sarebbe più di +5 ma sarebbe -2-(-5)=+3 e questo è impossibile se consideriamola condizione che siamo ad un volume costante di un litro all’interno dei polmoni.Quindi c’è una negativizzazione della pressione pleurica dello stesso valore dipressione interna in modo che la pressione transpolmonare rimanga la stessa: percui -2-(-7)=+5. Se stiamo ventilando attorno a questo volume di un litro in condizionistatiche abbiamo una pressione pleurica di -5; adesso con condizioni dinamiche avròuna pressione pleurica di -7 (più negativa). Viceversa se adesso siamo in faseespiratoria e ventiliamo sempre intorno a questo valore di 1 l, supponendo che ilflusso espiratorio sia identico (1 l/sec) abbiamo una pressione alveolare più positivarispetto alla pressione alla bocca in quanto l’aria non riesce più ad uscire

immediatamente, a liberare lo spazio che non è più disponibile e l’aria vienecompressa generando una pressione alveolare positiva rispetto a quella alla bocca.Posto che la pressione transpolmonare deve rimanere quella dato che abbiamodefinito che il volume è sempre di 1 l, la pressione diventerà meno negativa opositivizzata. In fase inspiratoria abbiamo una negativizzazione mentre in faseespiratoria abbiamo una positivizzazione della pressione pleurica di un valore similea quello dell’inspirazione, posto che la resistenza tra inspirazione ed espirazione è lastessa. Supponiamo che stiamo ventilando intorno al volume di un litro, vedete chementre in condizioni statiche io mi muovo lungo la retta, in condizioni dinamichenon è più una retta ma è appunto un’ansa. In inspirazione mi sposto verso pressionipleuriche più negative e in espirazione mi muovo verso pressioni meno negative.L’ansa respiratoria si muove cosi in senso antiorario e ovviamente quanto maggiore è la resistenza respiratoria tanto più dilatata sarà l’ansa . In condizioni fisiologicheessa è relativamente stretta: come abbiamo visto lavoro di compliance è maggioredel lavoro di resistenza; in condizioni patologiche di aumentata resistenza

quest’ansa può diventare anche molto larga. Ora il concetto importante è quello dellavoro respiratorio che si divide in lavoro di compliance e lavoro di resistenza : illavoro di compliance è il lavoro che compiono i muscoli respiratori per vincere leresistenze elastiche, il lavoro di resistenza è un lavoro dinamico che serve pervincere le resistenze che derivano per il 90% dalla viscosità dell’aria e per solo un10% circa dalla viscosità dei tessuti. Il lavoro compiuto dai muscoli respiratori èrappresentato dalla superficie che separa la curva di compliance dall’asse delleordinate, mentre il lavoro di resistenza in inspirazione è quell’area che si aggiunge

dovuta alla negativizzazione della pressione pleurica e quindi vedete in condizionifisiologiche il lavoro di compliance è di molto maggiore del lavoro di resistenza.




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Un’altra piccola precisazione sul concetto della glottide aperta: le condizionifisiologiche sono quelle a glot tide aperta. Ricordate che nel grafico della compliancedell’intero sistema toraco-polmonare, che parte dal volume residuo e giunge allacapacità polmonare totale, c’è un punto di equilibrio in cui le forze che tendono adilatare il sistema sono pari e opposte a quelle che tendono a farlo collabire per cuila pressione alla bocca è 0. Questo punto di equilibrio corrisponde all’FRC, checorrisponde al 45% della capacità polmonare totale; In soggetti con enfisema questaFRC può essere aumentata mentre in soggetti con fibrosi o versamento pleurico laFRC è diminuita. Se io inspiro oltre il volume di equilibrio, non possovolontariamente rimanere in questa posizione senza chiudere la glottide perché ilsistema ha energia interna e tende a tornare al suo volume di equilibrio. Per

inspirare e mantenere quel volume dovrei inspirare e chiudere la glottide: vedeteche in queste condizioni la pressione alveolare diviene fortemente positiva, cioèfaccio una manovra di Valsalva. Chiudendo la glottide, si esercita sull’aria che rimaneintrappolata all’interno dei polmoni una pressione positiva a causa delle forze chetendono a far collabire il sistema fino a portarlo al suo volume proprio.

DOMANDE:

- In condizioni dinamiche il valore di compliance varia istante per istante ?

La porzione centrale del grafico è una retta in cui la compliance può essere definita indipendente dal volume . Per misurare la comliance del sistema si deveinterrompere il flusso respiratorio perchè la resistenza inficia sulla misurazione.

- Il ritorno elastico del polmone tende a farlo contrarre/collabire/deflare, ma non c’è

la pressione transpolmonare che agendo in direzione opposta dovrebbe farlo

rimanere al suo volume?

Evidentemente il concetto non è ancora chiaro: torniamo all’esempio dellaconcertina. La pressione transpolmonare è l’espressione del ritorno elastico eaffinché la concertina abbia un volume maggiore del suo volume proprio, lapressione traspolmonare deve essere sempre positiva indipendentemente dal modoin cui io raggiungo questa pressione positiva. Se consideriamo solo il polmone, essoha un volume proprio inferiore al volume residuo e la pressione transpolmonare èsempre positiva a meno che non ci siano condzioni patologiche definite

pneumotornace dove la pressione attorno al polmone eguaglia quella interna del




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sistema e la pressione transpolmare si annulla; il polmone collabisce intorno al suovolume proprio.

Vincere il ritorno elastico equivale a generare una pressione transpolmonare

positiva: è per questo che si dice che la pressione transpolmonare è espressione delritorno elastico.

N.B. Si riporta il grafico della compliance toracica per chiarire l’azione dellapressione transtoracica nell’indicare la tendenza della gabbia toracia ad espandersio collabire. Si immagini qualcuno che ci comprime il torace, in queste condizioni nonappena viene rilasciato il torace tende ad espandersi per le forze rivolte versol’esterno.

CONTROLLO RESPIRATORIO: REGOLAZIONE DELLA VENTILAZIONE

La respirazione è un tipo di movimento estremamente interessante perché combinaaspetti automatici con aspetti volontari. Se sono a riposo la ventilazione procede inmodo automatico che non devo volontariamente tenere sotto controllo. Esisteinfatti, una sindrome molto rara, la cosidetta sindrome dell’ondina, dove i pazientinon hanno questo controllo automatico per cui per poter ventilare devono farlo

volontariamente per cui se questi si addormentano vanno in apnea e muoiono. Larespirazione ha un ritmo automatico perché serve alle necessità metabolichedell’organismo; essenzialmente ha un controllo OMEOSTATICO cioè adattal’assorbimento di ossigeno e l’eliminazione di anidride carbonica alle condizionimetaboliche. Vedete questo schema: sintetizza i vari fattori che agiscono sullaventilazione: cioè o possono aumentarla o la possono diminuire; questo si puòottenere in due modi in modo analogo alla regolazione della gittata cardiaca, cioè ovariando la frequenza respiratoria, o variando il volume corrente ovvero la

profondità del respiro. Nel test della Massima Ventilazione Volontaria il sogettoesegue una serie di atti respiratori alla frequenza massima e alla velocità massimaanche se ciò non può durare per più di 10 secondi circa a causa dell’affaticamentodei muscoli respiratori e dell’alcalosi respiratoria. È ovviamente una forma estremadi iperventilazione. Troviamo tutta una serie di fattori a destra ma di fatto i fattorifondamentali che prenderemo in esame sono quelli sulla sinistra:

-aree chemosensibili del bulbo ovvero sono delle aree specificatamente sensibili

all’aumento della Pco2 e alla diminuzione del PH cioè all’acidosi. Sono areesuperficiali dove sono presenti porzioni terminali di neuroni chemosensibili che




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reagiscono e vengono stimolati da aumento di PCO2 oltre i 40 mmHg e da unadiminuzione del PH al di sotto del valore di 7,4. Questi sono quindi chemocettoricentrali cioè localizzati all’interno del sistema nervoso centrale.

-chemocettori periferici situati in piccoli organi specializzati che prendono il nome diGlomi che troviamo situati in prossimità della carotide: glomo carotideo edell’aorta:glomo aortico. Questi sono anch’essi sensibili a stimoli chimici e inpart icolare all’ abbassamento di PO2 al di sotto dei 100 mmHg, all’ aumento di PCO2 eall’ acidosi.

-meccanocettori che sono sensibili a forze meccaniche che si generano durante ilciclio respiratorio e essenzialmente li troviamo nei muscoli respiratori; come

vedremo quando parleremo di meccanocettori muscolari un tipo molto importantesono i fusi neuromuscolari la cui struttura e funzione vengono rimandati all’annoprossimo. All’interno degli stessi polmoni e delle vie aeree ci sono meccanocettoriche vengono definiti di stiramento: ad attivarli è la variazione di lunghezza deimuscoli (fusi) o del volume dei polmoni.

Tutti questi fattori convergono su dei circuiti molto complessi e tutt’ora noncompletamente conosciuti la cui funzione principale è quella di generare il ritmo

respiratorio, come una sorta di pacemaker. Sono distribuiti su varie regioni tra pontee bulbo e tipicamente non all’interno di nuclei anatomici (aggregati di corpi cellularineuronali). Molti dei neuroni in questione invece formano una rete diffusa che faparte della cosidetta Formazione Reticolare del Ponte e del Bulbo. Questa hafunzioni molto importanti di controllo autonomico (respirazione, postura e altrefunzioni di base).

Meccanismi di regolazione e fattori chimici :

In condizioni normali e fisiologiche, lo stimolo principale per i centri respiratori e ciòche li mantiene in attività è la pressione parziale di CO2 nel sangue arterioso ovveronell’aria inspirata, mentre gli altri due fattori che abbiamo valutatoprecedentemente come il PH e la PO2 sono fattori secondari che intervengono solo incondizioni particolari. Vediamo il concetto di controllo omeostatico: qual è lafunzione omeostatica della respirazione? Mantenere la concentrazione di O2 nelsangue a valori accettabili, la PCO2 a 40 mmHg e il PH a 7,4. Se uno di questi

parametri si scosta dal valore desiderato la ventilazione viene attivata o disattivata.Ph e PCO2 non sono indipendenti perché c’è una reazione chimica che si chiama




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idratazione di anidride carbonica per cui la CO2 viene idratata a acido carbonicoH2CO3 che a sua volta viene scisso in H+ e HCO3

- producendo idrogenioni e ionicarbonato (il tutto viene catalizzato dall’ anidrasi carbonica). Il perché la PCO2 sia ilfattore fondamentale lo si può anche capire prendendo in considerazione la leggedella ventilazione: infatti, l’ipossia o l’acidosi stimolano la ventilazione. L’altitudinead esempio stimola la ventilazione ma ventilando maggiormente si crea unaiperventilazione perché non c’è corrispondente attivazione metabolica per cui laPCO2 cala e se la PCO2 cala vuol dire che viene meno lo stimolo; ecco perché l’ipossiaè uno stimolo ma andando verso la iperventilazione.

Queste sono le classiche curve che spiegano quanto detto. Si parla della rispostadella ventilazione a vari stimoli, aumentando o diminuendo la ventilazione. Vedeteche abbiamo la risposta della PCO2 all’ipossia e all’acidosi. L’ordinata è sempre lastessa cioè la ventilazione alveolare espressa in L/MIN. Prendendo in considerazionela PCO2, partendo da un valore fisiologico di 40mmHg ho una ventilazione alveolaredi 5-6 litri al minuto. Quando la PCO2 aumenta nel sangue, questo può esseredovuto a maggiore produzione di CO2 sotto esercizio fisico. Vedete quanto èsensibile la ventilazione ad un aumento di PCO2. Se arriviamo ad un valore di70mmHg di PCO2, raggiungiamo proprio un picco di 80 L/min . Oltre i 60/70 mmHg

vedete che la ventilazione torna a diminuire e questo è dovuto all’effetto tossicolegato a elevate concentrazioni di CO2, quello che si dice asfisia . La rispostaall’ipossia: i valori di pressione parziale di ossigeno nel sangue vanno da 90mmHg escendono fino a 50 ecc.: per cui è la mancanza di ossigeno (o ipossia) che stimola,mentre per la pressione di CO2 è il suo aumento o ipercapnia a generare lo stimolo.In condizioni fisiologiche partiamo da valori di 90/100 mmHg di ossigeno nel sanguearterioso mentre vedete che la curva verde rappresenta la risposta all’ipossia.L’ipossia stimola solo in modo modesto la ventilazione con una pendenza della curva

molto più ridotta. A causa dell’iperventilazione c’è abbassamento di PCO2 che togliel’effetto di CO2 sulla respirazione. Se io lavoro invece, in condizioni isocapniche ecioè faccio in modo che la PCO2 non vari (introducendo una quantità di CO2 costantenell’aria inspirata), la ventilazione viene stimolata soprattutto a causa dell’ipossiaper valori al di sotto dei 50 mmHg. L’ipossia è il meccanismo attraverso il quale laventilazione viene stimolata dall’altitudine (ipossia da altitudine). Lo stesso lopossiamo osservare per variazioni di pH. In condizioni fisiologiche, la risposta al pH è

relativamente bassa. A 7.2, che è un’acidosi molto pronunciata, guardate quantopoco sembra variare la ventilazione. Per capire a fondo l’effetto dell’acidosi devo




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compiere l’esperimento in condizioni di isocapnia: ad una pressione parzialecostante di co2 la risposta della ventilazione alla variazione del pH è diversa.

Ci sono alcune interessanti osservazioni da tenere presente: ci sono pazienti con

disturbi respiratori come quelli affetti da broncopatia cronica respiratoria che acausa dei problemi respiratori vanno incontro a ipercapnia cronica cioè la loropressione parziale di co2 è cronicamente elevata e quindi in questi pazienti l’ipossiadiventa uno stimolo fondamentale per la ventilazione. Se voi a questi pazienti, conl’idea di curare l’ipossia gli date ossigeno, li mandate in apnea e li uccidete. Un altroaspetto da tenere presente è quello del nuoto in apnea: uno cerca di stare il piùpossibile sott’acqua fino a che lo stimolo a respirare è cosi forte che deveriemergere. Tipicamente gli allenati riconoscono le contrazioni del diaframma cheindicano di riemergere. In molti fanno iperventilazione prima di immergersi in mododa aumentare il contenuto di o2 nell’organismo. Ciò può essere pericoloso perché

- Guadagnamo poco di o2 legato a emogobina (porzione piatta della curva disaturazione dell’emoglobina)

- Generiamo un’alcalosi respiratoria, cioè diminuiamo la PCO2 alveolare.Sott’acqua, la co2 non viene eliminata e si accumula. Se però partiamo da unaconcentrazione molto bassa di PCO2 , è possibile che si raggiungano i livelli diPCO2 che stimolano i centri respiratori, che generano contrazioni del diaframma,dopo che l’ipossia scenda ad un livello così critico da farci perdere conoscenza;per cui si perde conoscenza sott’acqua prima che si abbia lo stimolo a riemerge.

L’effetto di questi stimoli avviene sia grazie a chemiocettori centrali che periferici. Ichemiocettori centrali sono in aree chemosensibili del bulbo che sono presenti sullasuperficie ventrale del bulbo stesso. Sono particolarmente sensibili a PCO2 e pH. Ilmeccanismo del loro lavoro avviene tramite gli idrogenioni : essi essendo ioni carichihanno una permeabilità molto bassa attraverso la barriera emato-encefalica cheessendo un unico endotelio senza soluzioni ha bassa permeabilità a sostanzechimiche carice. L’effetto della CO2 che è un gas neutro e passa liberamenteattraverso la barriera dal sangue al liquido cefalo-rachidiano; essa si combina conacqua formando acido carbonico che a sua volta si dissocia in idrogenioni e ionicarbonato. Le aree chemosensibili non sono i centri nervosi che generano il ritmorespiratorio ma misurano la PCO2nel sangue arterioso attraverso la reazione appena

citata.




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Genesi del ritmo : i centri respiratori sono localizzati a vari livelli del ponte e delbulbo e sono stati storicamente studiati tramite praticazione di transezioniattraverso il nevrasse a vari livelli (nevrasse = midollo spinale, bulbo, ponte, encefalomesencefalo) .Praticando transezioni complete a vari livelli, valuto la funzioneresidua: quando essa scompare vuol dire che al di sopra c’è un centro che controllala specifica funzione.

Schema di bulbo, ponte, mesencefalo visti dal di sopra con rimozione del cervelletto:

- transezione livello 1: al di sotto del collicolo inferiore; la respirazione permaneintatta: EUPNEA

- se seziono anche entrambi i nervi vaghi che portano al nevrasse importantiafferenze viscerali, la respirazione procede ma in maniera più profonda. Anche leafferenze periferiche hanno un ruolo di modulazione

- transezione livello 2: al di sopra del peduncolo cerebellare medio. La respirazionecambia e ciò vuol dire che tra il livello 1 e 2 c’è un centro che controlla il ritmorespiratorio. Questo centro è detto PNEUMOTASSICO perché centro dicoordinamento dei muscoli respiratori. In assenza di funzione di questo centro larespirazione si fa atassica cioè scoordinata.

-transezione livello 3: al di sotto del peduncolo cerebellare medio; centroAPNEUSTICO. L’apneusi si ha quando la respirazione si arresta a fine inspirazione equindi si rimane in inspirazione per lungo tempo e poi si espira per brevissimotempo. Da ciò deduciamo che il centro apneustico ha funzione di favorirel’espirazione e di inibire l’inspirazione.

-transezione livello 4: margine inferiore 4 ventricolo in corrispondenza della

struttura detta OBEX; abbiamo un’apnea . Il kernel (nucleo) respiratorio è situato inquesta regione del bulbo. È il pacemaker della respirazione. Tutti gli altri centri e leafferenze vagali servono solo a regolare il ritmo respiratorio ma non a generarlo.

Classi di neuroni respiratori indicati in blu, rosso, verde. Sono suddivisi in base allaloro localizzazione, a dove terminano i loro assoni e anche in base alle loro proprietafisologiche (cioè come l’att ivita elettrica, spike, varia nel ciclo respiratorio).

- interneuroni propriobulbari : interneurone è un neurone il cui assone non lascia lastruttura in cui è contenuto il neurone stesso. Quelli propriobulbari infatti, sono




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neuroni con un assone corto che termina nel bulbo: formano cuircuiti interni albulbo

-neuroni bulbospinali: corpo cellulare situato nel bulbo ma il loro assone va a

terminare su altri neuroni a vari livelli del modollo spinale e in part icolare innervanoi motoneuroni dei muscoli respiratori: quelli che terminano tra C4-C5-C6 arrivano sulnervo frenico che è il nervo proprio del diframma; altri neuroni bulbospinaliterminano a livello più basso cioè a livello toracico e lombare. I motoneuroni su cuiterminano sono quelli che innervano: per il tratto compreso tra T1 e T12 i muscoliintercostali, mentre per quelli del tratto compreso tra T10 e L4 la muscolaturaaddominale. I neuroni bulbospinali devono portare gli impulsi elettrici generati dalpacemaker ai motoneuroni spinali in modo da controllarli

-motoneuroni di alcuni nervi cranici che intervengono nella regolazione dellarespirazione; questi nervi cranici non innervano la muscolatura respiratoria mahanno la funzione di regolare il diametro delle vie aeree e di adattarlo alla faseespiratoria o inspiratoria. Quello che si vede è che durante il ciclo respiratorio ildiametro delle vie aeree cambia: diametro maggiore in inspirazione e minore inespirazione.

Un importante passo in avanti nello studio della ritmogenesi è stato fatto quando iricercatori hanno cominciato a registrare l’attivita elettrica di alcuni nervi perifericiin funzione del ritmo respiratorio; sull’ascissa leggete il tempo mentre sull’ordinataci sono singoli potenziali d’azione: quanto più alta è la sbarretta tanto maggiore è lafrequanza di scarica; abbiamo il primo tracciato in alto in cui c’è registrazioneelettrica del nervo frenico; il tracciato intermedio è la registrazione dell’attivitaelettrica del ramo espiratorio del nervo laringeo ricorrente (controlla il diametrodella glottide); l’ultimo tracciato è la registrazione dalla radice ventrale L1 per laquale passano assoni che innervano muscoli addominali. Il primo tracciatorappresenta quindi l’attivita di un nervo che stimola un muscolo inspiratorio(diaframma), il secondo l’attività di un nervo che stimola un muscolo che nonpartecipa all’attivita respiratoria ma controlla il diametro delle vie aeree, il terzomostra un nervo che stimola un muscolo espiratorio (muscoli addominali). Il ciclorespiratorio può essere ora suddiviso in 3 fasi: la prima che rappresenta l’aumentoprogressivo della frequenza di scarica del nervo frenico in fase inspiratoria; la fase

espiratoria può essere invece suddivisa in una fase preespiratoria o E1 doveabbiamo un aumento di attività nel nervo laringeo ricorrente che quando si attiva




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porta a restringimento della glottide. Questa fase è passiva e sfrutta solo il ritornoelastico del sistema respiratorio: a fine inspirazione c’è talmente tanta energiaelastica che in espirazione il sistema tenderebbe a sgonfiarsi immediatamente; inquesta fase di espirazione passiva viene diminuito il diamentro delle vie aeree inmodo da impedire questa deflazione improvvisa. Nella seconda fase dellaespirazione che è attiva abbiamo l’attivazione di un muscolo espiratorio, in questocaso la muscolatura addominale.

Parliamo ora del Kernel respiratorio che si definisce come quel circuito neuraleminimo che è necessario per generare il ritmo respiratorio. La sua localizzazione ènel gruppo respiratorio ventrale: accumulo di neuroni respiratori nella porzioneventrale del bulbo in un’area prossima al nucleo ambiguo. Queste cellule sono statedefinite come complesso di Pre-Boetzinger . Questi neuroni possono esserecaratterizzati non solo registrando la loro attività elettrica ma tramite le loroproprietà neurochimiche cioè il tipo di recettore che esprimono (esprimono adesempio molti recettori per neurochina 1 e oppiodi e questo spiega perché glioppioidi hanno l’effetto potente di depressione del ritmo respiratorio). Oggigiornoisolando quelle porzioni contenenti queste cellule di Pre-Boetzinger è possibilevedere, tramite registrazione dalle radici del nervo ipoglosso, che queste cellule

sono in grado di generare un ritmo respiratorio anche se solo virtuale.Questo è uno schema del Kernel. Vediamo come vari neuroni che si caratterizzanocome Pre inspiratory, Earl inspiratory e End inspiratory si caratterizzino di unadifferente attività durante il ciclio respiratorio.

L’ultimo concetto è l’analogia con il ritmo cardiaco. Quest’ultimo è generato dacardiomiociti specifici del sistema di conduzione. Il meccanismo è intrinseco allacellule. Invece non è così nei circuiti respiratori in quanto sicuramente le proprietàintrinseche delle cellule del Kernel respiratorio sono importanti, ma sono moltoimportanti i meccanismi sinaptici e cioè come come queste cellule sono collegatecon le altre. Se inibite la trasmissione sinaptica il ritmo respiratorio cessa perché nonè l’attivita di un'unica cellula a generarlo ma un intero circuito.

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