Salute e malattia
Nel polmone, centinaia di milioni di strutture microscopiche, gli alveoli, creano il legame funzionale tra circolazione e atmosfera. Al loro interno si trova l'interfaccia tra l'afflusso ambientale di ossigeno e l'efflusso metabolico di anidride carbonica. Diversi processi patologici possono compromettere la funzione polmonare riducendo la ventilazione dell'aria, la perfusione del sangue o entrambi.
La velocità degli scambi gassosi tra polmoni e sangue dipende da due fattori: ventilazione polmonare e perfusione sanguigna. Ad esempio, il passaggio di ossigeno dall'ambiente al sangue dipende da quanto ossigeno si inspira e quanto sangue raggiunge i capillari polmonari. Perché lo scambio sia efficiente, la perfusione di sangue a una data unità polmonare deve corrispondere alla ventilazione di quell'unità. Se zone del polmone ricevono solo uno dei due, si hanno effetti significativi sui livelli dei gas respiratori.
Il concetto di spazio morto è utile in fisiologia respiratoria. Lo spazio morto alveolare è l'assenza di adeguata ventilazione degli alveoli in una data sezione polmonare. Quest'area può ancora ricevere flusso sanguigno normale, portando a uno scambio gassoso inefficiente. Quando il sangue va in una regione non ventilata, non può assorbire ossigeno né rimuovere molta CO2, perché il gradiente di pressione non favorisce il movimento appropriato dei gas. La diffusione naturale di O2 nel sangue e CO2 nei polmoni avviene solo quando la ventilazione di una regione polmonare corrisponde strettamente alla perfusione di sangue non ossigenato verso quella regione.
Anche noto come shunt artero-venoso, questa forma di mismatch V/Q può derivare da processi patologici che colpiscono i vasi sanguigni. Ad esempio, anomalie cardiovascolari che permettono a grandi quantità di sangue venoso di bypassare i polmoni riducono effettivamente gli scambi gassosi diminuendo la perfusione polmonare. Noto anche come difetto del setto interatriale, questa cardiopatia congenita permette al sangue non ossigenato di passare dal lato destro a quello sinistro del cuore senza entrare nei polmoni e partecipare agli scambi gassosi. Questo porta ad anomalie dei gas arteriosi perché i polmoni non possono ossigenare il sangue né rimuovere CO2 dal sangue che non ricevono.
In alcuni casi, sia ventilazione che perfusione sono ridotte, risultando in bassa ossiemia e alta CO2 (ipercapnia).
La superficie assorbente dei polmoni è enorme: se distesa, gli alveoli coinvolti negli scambi coprirebbero 70-80 m², un campo da tennis. Questo organo si è evoluto per soddisfare le richieste metaboliche sviluppando meccanismi per massimizzare gli scambi gassosi. Abbinando precisamente ventilazione alveolare e perfusione polmonare, il sistema respiratorio assorbe O2 ed espelle CO2 in modo ottimale. Il mismatch V/Q è una causa maggiore di disturbi dei gas nel sangue, spesso portando a ipossia clinica. I medici usano esami e osservazioni cliniche per determinare il meccanismo del mismatch V/Q, guidando le decisioni terapeutiche.
Malattie respiratorie