L’emogasanalisi, spesso abbreviata con “emogas” è un esame ematico diagnostico che consiste nella rilevazione della quantità di ossigeno e di anidride carbonica presenti nel sangue arterioso e del pH del sangue. Esistono due diversi tipi di esame per emogasanalisi: quella venosa venosa e l’arteriosa. L’emogasanalisi arteriosa prevede che il sangue venga prelevato da una arteria. Il prelievo è più complesso da attuare per Continua a leggere
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Insufficienza respiratoria acuta e cronica: cause e conseguenze
Con “insufficienza respiratoria” si indica una sindrome causata dall’incapacità dell’intero sistema respiratorio (non solo dei polmoni come erroneamente si pensa) di svolgere le proprie numerose funzioni, tra cui la vitale funzione di assicurare all’organismo un adeguato scambio gassoso (anidride carbonica – ossigeno) sia a riposo Continua a leggere
Differenza tra aerobico e anaerobico: tipi di esercizio e vantaggi
In questo articolo si parla della differenza tra lavoro aerobico e anaerobico, con particolare riferimento all’attività sportiva. Se sei invece interessato alla differenza tra organismo aerobio (o aerobico) ed organismo anaerobio (o anaerobico), ti consiglio di passare subito a questo articolo: Differenza tra organismi aerobi ed anaerobi con esempi
In campo sportivo, qual è la differenza tra lavoro (o esercizio) aerobico e anaerobico? In sintesi la differenza principale è relativa all’utilizzo dell’ossigeno. Durante l’esercizio aerobico l’ossigeno tramite la respirazione è portato ai muscoli dandogli l’energia necessaria per sostenere lo sforzo, l’ossigeno diventa parte determinante del processo di risintesi dell’ATP (adenosina trifosfato). Nell’esercizio anaerobico, invece, la risintesi dell’ATP avviene in assenza di ossigeno.
Esercizio aerobico
Qualsiasi esercizio richiede energia; quando esercitiamo aerobicamente il nostro corpo (come ad esempio in allenamento a cirucito) esso utilizza glicogeno e grasso come combustibile. Questo livello di sforzo, da basso a moderato può essere sostenuto per lunghi periodi e infatti sotto sforzo il respiro si fa più pesante per permettere di espellere dal corpo velocemente l’anidride carbonica. Nell’esercizio aerobico l’acido lattico non è prodotto come nell’esercizio anaerobico.
Processi metabolici coinvolti:
- Glicolisi aerobica;
- β-ossidazione;
- Ciclo di Krebs;
- Fosforilazione ossidativa;
- Catena di trasporto degli elettroni.
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- Differenza tra organismi anaerobi obbligati, facoltativi, microaerofili ed aerotolleranti
Benefici dell’esercizio aerobico
Tutti sanno dei benefici dell’esercizio aerobico: migliora la salute e la qualità della vita in generale, ma può anche prolungare la vita. L’esercizio aerobico brucia grassi, migliora l’umore, rafforza il cuore ed i polmoni e riduce il rischio di diabete.
Tipi di esercizio aerobico
I tipi comuni di esercizio aerobico includono l’esecuzione ad un ritmo confortevole (si dovrebbe essere in grado di parlare senza respirare troppo affannosamente) come la corsa leggera, la camminata veloce o la bicicletta, oppure l’esecuzione ad un ritmo più pesante quali il nuoto o la parte dell’allenamento della resistenza in uno sport da combattimento.
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Esercizio anaerobico
Nell’esercizio anaerobico invece l’ossigeno non gioca un ruolo fondamentale e quando ci esercitiamo “in modo anaerobico” il glicogeno viene utilizzato come combustibile. Una volta che tutto il glicogeno è esaurito (di solito in circa due ore) si può aspettare di abbattere il proverbiale muro. Gli atleti di resistenza evitano questo spauracchio con il carico di carboidrati prima della gara (che una volta convertito in zucchero dà più energia) e gli integratori durante l’esercizio fisico per sostenere lo sforzo. Durante l’esercizio fisico anaerobico vostro corpo accumula acido lattico, che provoca disagio e la fatica su livelli sostenuti. Per questo motivo l’esercizio anaerobico o esercizio fisico ad alta intensità avviene in tempi brevi. Può essere utile prendere in considerazione la differenza tra un velocista (anaerobica) e un maratoneta (aerobico). Lo sprint è uno sforzo a tutto campo, che è sostenuta per un periodo relativamente breve, mentre correre in una maratona è uno sforzo sostenuto in tempi più lunghi.
Processi metabolici coinvolti:
- Glicolisi anaerobica;
- Ciclo di Cori.
I benefici dell’esercizio anaerobico
L’esercizio anaerobico aiuta a costruire massa muscolare magra e inoltre le calorie vengono bruciate in modo più efficiente in fisici più muscolosi. L’esercizio anaerobico è particolarmente utile per il mantenimento del peso, in quanto aiuta a bruciare più calorie anche in un corpo a riposo.
Tipi di esercizio anaerobico
L’esercizio anaerobico include prestazioni ad alta/altissima intensità o a livelli massimi di sforzo, esempi classici sono la corsa cento metri piani e sollevamento pesi con grandi carichi.
Quale allenamento è da preferire?
Non esiste un esercizio migliore dell’altro, dipende molto dai vostri obiettivi: un aumento importante della massa muscolare si otterrà grazie ad un lavoro soprattutto anerobico, mentre un miglioramento della resistenza si otterrà orientandosi verso un allenamento aerobico. In realtà la cosa migliore, per la nostra salute, è alternare i due tipi di lavoro in modo preciso, con tempi decisi insieme al vostro medico ed al vostro allenatore.
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Cosa significa “andare in iperventilazione”?
Si definisce iperventilazione una serie frequente di atti respiratori che portano ad una riduzione notevole dell’anidride carbonica nel sangue. Dal punto di vista della durata dell’apnea, l’irrisorio aumento dell’ossigeno potrebbe sembrare avere effetti positivi; in realtà, la diminuzione della concentrazione di anidride carbonica porta a non avvertire la “fame d’aria”, dato che è proprio la quantità di questo composto che informa il sistema nervoso centrale riguardo alla necessità di respirare; ritardando quindi lo stimolo ventilatorio, l’ossigeno presente può così scendere a valori troppo bassi, provocando una sincope ipossica. In passato, l’iperventilazione era una tecnica molto usata dai grandi dell’apnea; ora invece si preferisce ricorrere a nuove tecniche di ventilazione e rilassamento, come la respirazione pranayama.
Sintomatologia legata all’iperventilazione
Fra i sintomi si riscontrano:
- Respiro troppo rapido e superficiale, non profondo;
- Possibile dolore toracico o altri sintomi simili all’attacco cardiaco;
- Possibile sensazione di formicolio alle estremità superiori e crampi alle dita;
- Agitazione.
- Possibile giramento di testa.
Terapia dell’iperventilazione
- Tentare di calmare e rassicurare il soggetto;
- Monitorare le funzioni vitali (stato di coscienza, respiro e circolo), se incosciente chiamare o far chiamare il 118 ovvero il 112 (Numero unico di emergenza europeo);
- Far respirare il soggetto dentro un sacchetto di carta (aumentando così il livello di anidride carbonica nel sangue).
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Si può vivere senza respirare aria? Quanto può durare una apnea?
Mentre mediamente si può resistere vari giorni senza mangiare e senza bere, lo stesso non si può dire del respirare. L’essere umano ha bisogno di un flusso costante di aria, ed in particolare di ossigeno, per far funzionare ciclo di Krebs, respirazione cellulare aerobica e – in definitiva – per restare vivo.
Il soggetto medio può rimanere in apnea, per poche decine di secondi al massimo; con apnea si intende una momentanea e sospensione del respiro. Riferendoci all’apnea volontaria, un tempo medio che tutti gli adulti possono raggiungere è di 45-60 secondi. Questo range di valori è però estremamente variabile, in base ad alcuni fattori, come ad esempio:
- età;
- stato di salute generale;
- soggetto allenato;
- soggetto abituato alle alte altitudini;
- fumo di sigaretta;
- patologie respiratorie.
Ad ogni modo, dopo circa un minuto di apnea volontaria, quasi tutti i soggetti adulti non allenati sono costretti – dall’istinto di sopravvivenza – a riprendere fiato al più presto. Dopo questo periodo, a causa della progressiva diminuzione della pressione parziale dell’ossigeno e del contemporaneo aumento della pressione parziale dell’anidride carbonica nel sangue, il centro respiratorio invia infatti impulsi al diaframma, che la maggior parte delle persone percepisce come “vibrazioni”.
Le persone sportive e specie quelle allenate ad apnee prolungate, fisicamente e mentalmente, possono ovviamente allungare notevolmente il loro tempo di apnea, grazie a specifiche tecniche di rilassamento che rallentano il battito cardiaco e permettono al corpo di usare al massimo l’aria inspirata prima dell’inizio dell’apnea grazie anche all’emocompensazione (lo spostamento del sangue dalle zone periferiche del nostro corpo – mani, braccia, piedi, gambe – verso il tronco).
Gianluca Genoni, uno dei primatisti mondiali di apnea, è stato in grado di rimanere in apnea statica (senza muoversi) per 7 minuti e 30 secondi.
Umberto Pelizzari, un altro possessore di vari record del campo, ha raggiunto i 150 m di profondità in apnea in assetto variabile, che prevede uno sforzo muscolare, con una immersione di 2 minuti e 57 secondi.
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Crisi respiratoria acuta e rischio di morte: cosa fare?
La sintomatologia dell’insufficienza respiratoria acuta (IRA) è causata da una riduzione dell’ossigeno nel sangue: difficoltà di pensiero, instabilità dei movimenti, aumento della frequenza cardiaca e della pressione, colorito bluastro delle labbra (cianosi). Con il peggioramento del quadro clinico il battito cardiaco rallenta, si hanno shock e depressione dei centri di controllo del respiro. In altri casi si manifestano sintomi dovuti all’eccesso di anidride carbonica e cioè ansia, confusione, sonnolenza, fino ad arrivare al coma e alla morte. L’insufficienza respiratoria acuta può essere originata da vari meccanismi:
- processi che alterano il rapporto tra la ventilazione polmonare e la sua perfusione con il sangue venoso destinato all’ossigenazione (per esempio, enfisema polmonare, asma bronchiale di grado avanzato, broncopneumopatia cronica ostruttiva = BPCO);
- processi che ostacolano la diffusione dei gas respiratori (per esempio silicosi);
- processi che causano il salto della ventilazione polmonare da parte del sangue venoso (per esempio cardiopatie congenite cianogene, bronchiectasie, atelettasie, versamenti pleurici, polmoniti lobari);
- processi che riducono il ricambio dell’aria a livello alveolare per difetto di ventilazione (per esempio ostruzione delle alte vie respiratorie da parte di corpi estranei o da edema della glottide, malattie del sistema nervoso e/o muscolare che deprimono la funzione respiratoria, come in caso di intossicazione farmacologica, distrofia muscolare, miastenia grave).
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Cosa fare in caso di insufficienza respiratoria acuta?
La prima cosa è non farsi prendersi dal panico ed evitare sforzi. Purtroppo non c’è una terapia che vada bene per tutte le forme di IRA: l’ossigenoterapia è importante ma la cura vera e propria dipende dalla causa che ha scatenato la crisi. Ad esempio per l’asma si possono usare corticosteroidi per via inalatoria, i β2-agonisti a breve e a lunga durata d’azione (broncodilatatori), gli antagonisti dei recettori dei leucotrieni, la terapia con anticorpi monoclonali anti IgE ed i corticosteroidi orali a basso dosaggio. In caso di crisi quindi è importante mantenere la calma e contattare immediatamente il proprio medico o recarsi al pronto soccorso più vicino.
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Differenza tra mitocondri e cloroplasti
Il mitocondrio (in inglese “mitochondrion”, al prurale “mitochondria”) è un organello della cellula eucariote umana. E’ una vera e propria “centrale energetica” cellulare: produce l’energia necessaria per molte funzioni cellulari, quali il movimento ed il trasporto di sostanze. I mitocondri contengono gli enzimi necessari per far avvenire le reazioni chimiche che recuperano l’energia contenuta negli alimenti e l’accumulano in speciali molecole di adenosintrifosfato (ATP), nelle quali si conserva concentrata e pronta all’uso. Il compito dei mitocondri è quello di completare la demolizione delle molecole ingerite come fonte di energia. Infatti, nel citosol gli zuccheri vengono demoliti con reazioni che non utilizzano ossigeno, per cui la digestione è parziale e la resa in energia bassa. Nei mitocondri il metabolismo degli zuccheri (ma anche quello dei lipidi) si completa con la loro ossidazione (ciclo di Krebs). I prodotti di questa reazione vengono utilizzati dalla catena di trasporto degli elettroni per produrre molecole ad alta energia (ATP). In questo modo, l’energia immagazzinata nelle molecole di ATP è molto più alta: infatti da ogni molecola di glucosio vengono prodotte 36 molecole di ATP, mentre la glicolisi a livello del citosol ne produce soltanto 2.
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I cloroplasti (in inglese “chloroplast”, al plurare “chloroplasts”) sono organelli cellulari che si trovano invece negli organi fotosintetici delle piante (foglie e fusti verdi) e nelle alghe eucariotiche; in essi avviene il processo di fotosintesi clorofilliana e sono visibili al microscopio come corpuscoli di colore verde (dovuto alla clorofilla). All’interno di questi organuli si svolge il processo della fotosintesi clorofilliana: l’energia luminosa del sole viene catturata dai pigmenti di clorofilla (e non solo) e viene convertita in energia chimica (ATP e NADPH). Durante la fotosintesi viene liberato ossigeno tramite la fotolisi di molecole d’acqua, e ciò consente di rifornire di ossigeno l’atmosfera terrestre. Similmente ai mitocondri, la loro origine è avvenuta a causa di una endosimbiosi tra cellule eucariotiche e cianobatteri (procarioti fotosintetici) avvenuta circa 1 miliardo di anni fa, e per questo i cloroplasti posseggono un proprio genoma (di tipo batterico) e si riproducono nella cellula in maniera indipendente.
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Polmoni: anatomia e funzioni in sintesi
I polmoni destro e sinistro si trovano nella cavità toracica ai lati del mediastino. Ciascuno di essi è avvolto da una membrana sierosa a doppia parete, la pleura, che costituisce i sacchi pleurici, completamente chiusi. Nel sottile spazio tra i due foglietti pleurici di ciascun sacco vi è una pressione negativa che permette al polmone di espandersi nell’inspirazione e ricevere l’aria atmosferica. Il polmone destro è più voluminoso del sinistro La superficie esterna dei polmoni è percorsa da profonde scissure interlobari, che dividono il polmone destro in tre lobi e quello sinistro in due. L’ambiente del polmone è molto umido e quindi facilmente attaccabile da batteri. Molte malattie respiratorie sono proprio dovute ad un’infezione virale o batterica.
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Funzioni dei polmoni
La principale (ma non esclusiva) funzione dei polmoni è quella di trasportare l’ossigeno atmosferico ai fluidi corporei come sangue o emolinfa, e di espellere anidride carbonica da essi all’atmosfera. Questo scambio di gas è compiuto in un mosaico di cellule specializzate che formano delle piccole sacche d’aria chiamate alveoli. Il 70% della respirazione è guidata dal diaframma il quale si trova in fondo al torace. La contrazione del diaframma espande verticalmente la cavità dove il polmone è semichiuso. Il rilassamento del muscolo ha l’effetto opposto. L’aria entra attraverso le cavità nasali o orali; essa passa attraverso la laringe e successivamente per la trachea, arrivando ai bronchi. I bronchi dividono i polmoni in parti sempre più piccole, chiamati bronchioli. I polmoni terminano con le sacche alveolari. Gli alveoli sono piccole sacche a contatto con il sangue capillare. Qui l’ossigeno viene diffuso nel sangue, trasportato dall’emoglobina fino al cuore attraverso le vene polmonari. Il sangue senza ossigeno dal cuore parte arrivando attraverso l’arteria polmonare fino ai polmoni per avviare il processo di ossigenazione.
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Funzioni non respiratorie dei polmoni
Oltre alle funzioni di respirazione come lo scambio di gas e la regolazione dell’idrogeno, i polmoni:
- insieme al rene e ai tamponi ematici, sono i principali regolatori dell’equilibrio acido-base;
- secernono sostanze quali l’ACE, fattore necessario per la conversione dell’angiotensina I (blando vaso costrittore) in angiotensina II, potentissimo vaso costrittore;
- influenzano la concentrazione di sostanze attive e di farmaci nel sangue arterioso;
- filtrano i piccoli grumi di sangue che si formano nelle vene;
- fungono da protezione fisica per il cuore.
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Organizzazione strutturale
All’ingresso nei polmoni, i bronchi principali si ramificano dando origine all’albero bronchiale. Il bronco principale destro dà origine a tre bronchi lobari, che si portano ai tre lobi del P. destro, il sinistro ne forma invece due. Il parenchima polmonare è formato dall’insieme dei lobuli polmonari. Ogni lobulo ha forma poliedrica e riceve un bronco lobulare accompagnato da un ramo dell’arteria polmonare. Il bronco lobulare emette una serie di ulteriori ramificazioni, i bronchi intralobulari che, ramificandosi ulteriormente, danno origine a 10-15 rami più piccoli, i bronchioli terminali. Ciascun bronchiolo terminale si biforca in due bronchioli respiratori la cui parete presenta, a intervalli, estroflessioni sacciformi che vengono circondate da una rete di capillari originati dai rami dell’arteria polmonare. Sono gli alveoli polmonari, sede degli scambi gassosi e strettamente contigui gli uni agli altri. L’unità elementare del parenchima polmonare è rappresentata dall’acino polmonare, definito come l’insieme delle ramificazioni, provviste di alveoli polmonari, che originano da un bronchiolo terminale. In ogni acino sono presenti da 500 a 2.000 alveoli polmonari.
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Dott. Emilio Alessio Loiacono
Medico Chirurgo
Direttore dello Staff di Medicina OnLine
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