Flusso Respiratorio, O2 E Co2

LEZIONE 33: Quindi con questo strumento possiamo conoscere il flusso possiamo conoscere la variazione di volume nel nostro soggetto però attenzione quale variazione di volume? La stessa che posso vedere quando uso lo spirometro non riesco comunque a trovare il volume che sto cercando è per quello che adesso vedrete come si fa ad usare questo strumento Quindi viene misurato il flusso qui il volume e poi viene misurato anche vedete con un altro trasduttore la pressione che c’è in questa camera quindi in questo box qua che è la pressione dell’aerea contenuta nella camera allora la logica è questa considerate adesso il soggetto a fine espirazione con le vie aeree chiuse il nostro soggetto ha un volume di aria nelle vie aeree questo volume di aria è il volume che corrisponde alla capacità funzionale residua e ha anche nelle vie aeree una pressione che chiamiamo Po il prodotto di Po per il volume della capacità funzionale residua è la nostra costante adesso io chiedo al nostro soggetto di fare un’inspirazione a bocca chiusa in questo pneumotacografo può essere chiuso da una valvola in modo che può fare uno forzo inspiratorio con la bocca chiusa perché si crea un gradiente di pressione tra l’interno dell’alveolo e l’esterno o posso fare uno sforzo inspiratorio con naso e bocca chiusa l’aria non entra però un pochino la gabbia toracica si espande perché l’aria è un gas che si può comprimere o estendere quindi posso fare uno sforzo inspiratorio e allargare la gabbia toracica così come posso fare uno sforzo espiratorio e ridurre il volume della la gabbia toracica quando faccio la inspirazione a bocca chiusa la pressione cambia non cambia solo il volume che aumenta un po’ ma il volume aumenta e invece di avere il volume che è la capacità funzionale residua abbiamo un volume che è un po’ più grande capacità funzionale residua più il Dv (delta v) che ho raggiunto durante la inspirazione..la pressione diminuisce perché pv=k quindi se v aumenta p diminuisce di un valore che corrisponde alla variazione della pressione alveolare perché essendo la bocca chiusa nel momento che la pressione nell’alveolo diminuisce la pressione in tutto l’albero respiratorio diminuisce ora abbiamo due condizioni una (di fine espirazione) in cui k è uguale a Po per la capacità funzionale residua l’altra in cui k è uguale a Po meno Dp alveolare per Vcfr più Dv quindi possiamo fare l’uguaglianza uguagliando questo prodotto per il prodotto di questi due valori e il risultato è Vcfr=Dv *(Po-Dp alv)/Dp alv Dv variazione di volume indotta dalla inspirazione Adesso devo vedere se il mio sistema mi consente di misurare tutti questi parametri il Dv viene misurato in relazione alla variazione di pressione della camera perché immaginate di avere un palloncino che è la signora e fuori dell’aria se il volume aumenta l’aria contenuta nella camera viene compressa il volume contenuto nella camera diminuisce e la sua pressione aumenta allora misuro la pressione nella camera e posso mettere in relazione la pressione della camera col volume cioè prima che la signora entri io faccio una serie di prove facendo variare il volume del palloncino proprio all’interno della camera un palloncino apposito che si usa per tarare il pletismografo corporeo e aumento il volume del palloncino come se fosse la signora e posso costruire un diagramma in cui metto le variazioni di volume e la pressione del box Che il volume cambi nell’apparato respiratorio del soggetto o nel pallone è la stessa cosa a me interessa vedere che relazione c’è tra le variazioni di volume nel gas del box e le variazioni di pressione che ne derivano quando io ho questa curva che si chiama curva di taratura che viene fatta per tutti gli strumenti faccio fare alla signora le manovre che mi interessano e misuro la pressione della camera e ho il volume quindi posso derivare dalle variazioni di pressione quelle di volume Po lo conosco perché la pressione che c’è nelle vie aeree alla fine dell’espirazione in genere è 0 perché viene chiesto al soggetto di inserirsi al pletismografo con le vie aeree aperte quindi con la pressione uguale a 0

Il Dp alv è il parametro che viene misurato attraverso un tubino collegato alla bocca del soggetto e la misura della pressione alla bocca è una misura della pressione alveolare se le vie aeree sono chiuse se sono aperte no provate a pensare ad un tubo e in questo passa dell’acqua da A verso B che scorre la pressione del punto A sarà maggiore della pressione del punto B ma se io metto un tappo qua e chiudo il tubo nel momento in cui io chiudo il tubo la pressione diventa uguale in tutti i punti tanto è vero che io non ho flusso e la pressione di B prima minore diventa uguale a quella di A La stessa cosa nelle vie aeree il motivo per cui l’aria entra nelle vie aeree e raggiunge l’alveolo è che l’abbassamento del diaframma causa un aumento della pressione transmurale dell’alveolo e questo determina una diminuzione della pressione nell’alveolo così alla bocca la pressione è 0 nell’alveolo di poco negativo e questo gradiente basta per causare un flusso di aria dalla bocca all’alveolo viceversa quando espiriamo il rilasciamento dei muscoli inspiratori causa un aumento verso valori leggermente positivi della pressione dell’aria nell’alveolo la pressione un po’ superiore a quella della bocca e l’aria esce si tratta di rendere la pressione un po’ più negativa durante la inspirazione o di renderla un po’ più positiva durante la espirazione se invece metto un boccaglio alla bocca e lo chiudo con una valvola tutto il pezzo dalla valvola all’alveolo assume la stessa pressione come il tubo in cui ho messo il tappo quindi posso misurare la pressione in qualsiasi punto è chiaro che è più facile misurare la pressione a livello della bocca rispetto a misurarla a livello dell’alveolo lo si può fare in animali da esperimento anestetizzati e paralizzati ma non di certo nell’uomo la misura della pressione alla bocca è uguale alla misura della pressione dell’alveolo a vie aeree chiuse quindi le uguaglianze della pressione alla bocca misurate da questo tubino collegato ad un trasduttore di pressione che si verificano durante le nostre manovre ci danno le variazioni di pressioni alveolari che voglio vedere quindi faccio la manovra respiratoria inspirando fino a fine inspirazione misuro le variazioni di volume grazie alla misura di pressione nella camera misuro le variazioni di pressione alveolare grazie alla pressione alla bocca e risolvendo questa semplice equazione trovo il volume che corrisponde alla capacità funzionale residua siccome le variazioni di volume vengono misurate non direttamente ma grazie a questo stratagemma della misura della pressione nella camera questo uso del pletismografo viene chiamato a variazione della pressione perché viene misurato il volume in base alla pressione un altro sistema di misurazione più semplice per misurare la capacità funzionale residua però utilizzando il pletismografo a variazione di volume è la stessa cosa solo che le variazioni di volume della gabbia toracica del soggetto vengono misurate direttamente le variazioni di volume dell’aria contenuta nella scatola con uno spirometro collegato direttamente alla scatola per valutare le variazioni di volume dell’aria nella scatola si può fare anche utilizzando il pneumotacografo e misurando le variazioni di volume nel soggetto ma queste non misurano la capacità funzionale residua perché dobbiamo sapere le variazioni totali di volume che ci vengono date dallo spirometro le variazioni di volume nella gabbia toracica del soggetto sono uguali e contrarie alle variazioni di volume dell’aria della scatola se io aumento il volume della gabbia toracica di 2 litri quelli vanno ad occupare il volume che prima era occupato dall’aria che c’è nel box quindi il volume dell’aria nel box diminuisce mentre aumenta il volume di aria nelle vie aeree del nostro soggetto è una misura alternativa all’utilizzo di elio per misurare il volume della capacità funzionale residua Tornando allo spirometro oltre al suo utilizzo a circuito chiuso perché il soggetto inspira l’aria che viene dalla campana (aria formata da ossigeno puro o da ossigeno più azoto) e poi espira di nuovo nella campana per cui c’è un circuito chiuso tra l’aria nelle vie aeree del soggetto e l’aria nello spirometro è un continuo scambio tanto è vero che devo mettere l’assorbitore di calce sodata per evitare che la CO2 espirata entri nell’aria e il soggetto incominci ad iperventilare come un matto

invece nel caso del circuito aperto il soggetto insipra dall’ambiente e si espira nella campana cioè per passare dal circuito chiuso a quello aperto si toglie l’assorbitore di calce sodata si svuota completamente la campana e alla base dei tubi ci sono dei rubinetti che vengono girati per permettere al soggetto (nella via inspiratoria) di tirare dentro l’aria proveniente dalla campana o dall’ambiente allora il soggetto inspira l’aria dall’ambiente ma espira nella campana che diventa una specie di raccoglitore di aria avremo azoto ossigeno CO2 perché abbiamo tolto l’assorbitore di calce sodata perché l’aria viene dall’esterno e siamo sicuri che non c’è CO2 e raccogliamo l’aria nella campana ciò ci dice quanta aria viene espirata (volume d’aria espirato) e possiamo servirci dell’aria espirata nella campana per fare un prelievo dell’aria con un siringone di vetro ed effettuare una gas analisi e conoscere quali sono le concentrazioni di azoto ossigeno e CO2 e fare degli studi siccome non c’è più lo stesso tipo di circuito l’andamento del volume non sarà più come prima (circuito chiuso) ma sarà un tracciato a scaletta perché all’inizio la campana è tutta vuota e il contrappeso è in alto e il volume è su in cima quando il soggetto inspira si descrive una linea piatta perché siccome inspira il volume dall’esterno non intacca il volume dalla campana quando invece espira l’aria finisce nella campana che aumenta di volume si alza un po’ il contrappeso scende e si descrive un segmento obliquo perché essendo un rullo che scorre nel tempo una diminuzione del livello del volume si manifesta con una linea obliqua la campana si riempie tutta d’aria finchè l’operatore deve svuotare velocemente la campana e si può tornare ad avere delle espirazioni di questo tipo il volume che ci interessa è quello espirato indicato dall’altezza di questi segmenti obliqui ogni volta che il soggetto espira c’è un volume espirato in funzione del tempo la pendenza dei trattini rossi della fase espiratoria indica il flusso espiratorio la pendenza del singolo trattino rosso è la pendenza di ogni singola espirazione ed è definita flusso espiratorio istantaneo invece la pendenza totale della curva che è inferiore rappresenta il flusso espiratorio medio ed è inferiore rispetto al flusso istantaneo perché tiene conto anche della pausa inspiratoria. Come mai la pendenza è un flusso espiratorio medio? Indico e visualizzo un certo numero di atti respiratori: inspiro ed espiro, inspiro ed espiro, inspiro ed espiro, dopo per esempio 4 atti respiratori qual è il volume di aria espirata? Ho espirato il volume che manca. Per esempio questa variazione di volume io in questi due atti respiratori io ce l’ ho in un certo intervallo di tempo delta t quindi la pendenza di questa relazione, di questa regressione è il flusso espiratorio medio. Cosa ce ne facciamo del flusso espiratorio medio? Andiamo a misurare in maniera diretta il consumo di ossigeno. Che cos’è il consumo di ossigeno? è il volume di ossigeno che viene assorbito nell’unità di tempo che è per esempio un minuto. Il consumo di ossigeno a riposo è di circa di 250 millilitri al minuto e parlando anche del sistema circolatorio che può aumentare notevolmente grandemente in relazione anche alle variazioni della gittata cardiaca come facciamo a servirci della spirometria a circuito aperto per arrivare alla misura del consumo di ossigeno che è che è un parametro importante funzionale. Ieri abbiamo visto utilizzando la pendenza dello spirometro a circuito chiuso. Questo È un sistema per il consumo di ossigeno che però da una serie di problematiche ed in genere viene utilizzata questa che è più attendibile ma è anche più difficile. Possiamo definire il consumo di ossigeno VO2 come la differenza tra il flusso di che viene inspirato e meno il flusso che viene espirato. Io faccio un ispirazione: tiro dentro dell’aria, in quell’aria lì c’è azoto ed ossigeno, ne tiro dentro un po’ ed assorbo l’ossigeno che ho tirato dentro, quello che non assorbo lo butto fuori. Quindi avrò una quota tirata dentro ed una quota tirata fuori quello che ho quello che manca tra quello che ho inspirato e c’è una quota che ho buttato dentro e buttato fuori il consumo di ossigeno è quindi la differenza tra il flusso di ossigeno che ho inspirato ed il flusso di ossigeno che ho espirato ma quant’è il flusso di ossigeno che ho inspirato? Nell’aria sappiamo che c’è una quota di ossigeno che corrisponde al 21% circa quindi se inspiro un certo flusso di aria con una percentuale di gas del 100% l’ossigeno occupa il 20,93% quindi per sapere il flusso di ossigeno che ho inspirato dovrò fare il prodotto tra il flusso di aria inspirata per la pressione inspiratoria di ossigeno per esempio se inspiro 3 litri/min di aria per avere il flusso dell’ossigeno inspirato li moltiplico per 0,2093 meno il flusso di ossigeno espirato di aria moltiplicato per la frazione espiratoria di ossigeno

Ora possiamo misurare tutti i parametri con la spirometria a circuito aperto partendo dalla seconda parte della sottrazione Ve lo conosciamo perché è la pendenza della linea blu misurata col circuito aperto VO2 espirato lo conosciamo perché abbiamo raccolto l’aria nella campana possiamo servirci di apparecchiature per misurare le frazioni dell’aria (ossimetri che sfruttano l’elettromagnetismo dell’ossigeno per misurarne la concentrazione prelevando l’aria sotto la campana =veniamo a conoscenza della frazione espiratoria dell’ossigeno e la stessa cosa può essere fatta per l’azoto o per CO2) il problema è il flusso inspiratorio perché VO2 inspirato è 0,2093 mentre questo è diverso dal flusso espiratorio perché sarebbe uguale solo se il quoziente respiratorio fosse 1 Noi non possiamo dire che i due flussi espiratorio ed inspiratorio sono uguali perché non sappiamo il quoziente respiratorio e dobbiamo ricorrere all’azoto perché come gas inerte viene inspirato ed espirato senza essere assorbito prodotto o metabolizzato quindi il flusso di azoto inspirato è uguale a quello espirato allora il flusso inspiratorio di azoto è uguale al flusso inspiratorio per la frazione inspiratoria di azoto e il flusso espiratorio di azoto è uguale al flusso espiratorio per la frazione espiratoria di azoto quindi posso ricavare il flusso inspiratorio uguale al prodotto di Ve*Fe N2/Fi N2 ma allora possiamo sostituire e ricavare l’equazione successiva Vi N2=Vi*%i N2

Ve N2=Ve*%e N2

VO2=Vi O2-Ve O2 VO2=Vi*Fi O2-Ve*Fe O2

Vi=Ve*Fe N2/Fi N2

VO2=Ve*(Fe N2/Fi N2 *Fi O2-Fe O2) Posso sostituire ad ognuno di questi termini i valori misurati e potrò scrivere che FeN2=1-FeO2-FeCO2 perché ho tre gas nell’aria che mi interessano Allora VO2=Ve*(FiO2/FiN2-FiO2*FeO2/FiN2-FiO2*FeCO2/FiN2-FeO2) VO2=Ve*(0,21/0,79-0,21* FeO2/0,79-0,21FeCO2/0,79-FeO2) VO2=Ve*(0,26-1,26FeO2-0,26FeCO2) Questa è un’equazione generale che esprime il consumo di ossigeno in relazione alle frazioni espiratorie di ossigeno e CO2 che posso ottenere dal circuito aperto e in funzione del flusso espiratorio ottenibile ancora dal circuito aperto -Ventilazione alveolare,consumo di ossigeno e produzione di CO2 mentre l’ossigeno nelle vie aeree viene dall’ambiente la CO2 che troviamo nell’alveolo nelle vie aeree e nell’ambiente proviene solamente dal metabolismo animale dalla produzione di CO2 a livello alveolare cellulare e poi nell’aria inquinata Quindi possiamo dire che se ho alveolo e uscita delle vie aeree la CO2 viene prodotta qui e poi insieme ai flussi espiratori esce allora io posso identificare un flusso di CO2 alveolare e un flusso di CO2 espiratorio questi due parametri sono uguali e posso scrivere che il flusso di CO2 espirato è

uguale al flusso espirato per la frazione espirata della CO2 e sarà uguale al VCO2 alveolare che corrisponde al flusso alveolare per la frazione alveolare di CO2 Il flusso di CO2 espirato ed alveolare sono uguali mentre non lo sono tutti questi parametri che compaiono perché? Parlando di Vc abbiamo detto che tutto il volume corrente che entra non va negli alveoli ma in parte si ferma nello spazio morto per cui il Vc è uguale a Valv più volume dello spazio morto Il flusso espiratorio è Vc per la frequenza respiratoria per cui il flusso alveolare è uguale a Vc meno volume dello spazio morto per la frequenza respiratoria Quindi Ve>Va La CO2 non ha la stessa concentrazione nell’alveolo e nell’aria espirata è del 6% nell’alveolo e del 4% nell’aria espirata il flusso di CO2 espirato è uguale al flusso di CO2 alveolare pur essendo il flusso espirato ed alveolare diversi e le frazioni espirata ed alveolare diverse FCO2=Falv*%alvCO2 %alvCO2=PalvCO2/Palv tot Palv tot=Pdown-Pvapor acqueo=760-47=713

FCO2alv=PCO2/Pdown-47=40/713=0,056 PalvCO2=713*0,06=40mmHg VCO2=Va*0,056 Qr=VCO2/VO2

Va=VCO2/0,056=18*VCO2 VCO2=Qr*VO2

Va=18*Qr*VO2 Questa relazione ci dice che quando aumenta la produzione di CO2 (aumentato consumo di O2) aumenta linearmente con un parametro che vale circa 18 la espirazione alveolare in tutto il regno animale invertebrati compresi l’aumento del flusso di CO2 quindi la tendenza all’aumento della pressione parziale di CO2 nel sangue e poi nell’alveolo è l’elemento più importante nel controllo della modificazione della respirazione Come vedremo successivamente mentre l’ipossia determina una risposta respiratoria soltanto quando la pressione parziale di O2 nell’alveolo scende da 100mmHg a 60mmHg invece la risposta respiratoria all’aumento della pressione parziale di CO2 nell’alveolo è immediata e molto sensibile La produzione di CO2 non è disgiunta dal consumo di O2 e la relazione tra i due è data dal quoziente respiratorio allora VCO2 posso esprimerlo come quoziente respiratorio per il flusso di O2 e sostituirlo per ottenere un’equazione che mi dice come varia la ventilazione quando varia il consumo di O2 ed è importante perché al variare dell’impegno muscolare dell’attività motoria e del consumo di O2 (ad esempio correlato ad alcuni fattori patologici come l’ipertiroidismo) aumenta la ventilazione (iperventilazione) Questa relazione varia a seconda del quoziente respiratorio modificando la tendenza della retta se il quoziente respiratorio è 1 la retta è più in su se è 0,7 sarà più in giù di solito il quoziente respiratorio medio è 0,843 misurato su un’ampia popolazione di mammiferi derivante da una mescolanza di utilizzo di glucidi e di lipidi

La ventilazione alveolare espressa in funzione di VO2 o di CO2 è rappresentata dalla linea rossa però attenzione perchè il VO2 non aumenta all’infinito e dipende dalla gittata cardiaca e dalla differenza arterovenosa quando queste arrivano al massimo (la gittata cardiaca arriva al massimo alla massima frequenza cardiaca e alla massima gittata sistolica) il consumo di O2 non aumenta più e si arriva verso il raggiungimento del VO2 massimo Fintanto che siamo in un regime di metabolismo aerobico l’andamento della curva è lineare via via che ci approssimiamo al VO2 massimo il sistema anaerobico interviene progressivamente la curva inizia a salire distanziandosi dall’andamento lineare In questa condizione il Qr tende ad essere uguale ad 1 quando siamo in un prevalente metabolismo anaerobico o tende ad essere maggiore ad 1 quando si instaura uno stato di acidosi tale per cui il flusso di CO2 aumenta al di sopra di quanto previsto dal quoziente metabolico perché bisogna affrontare il problema dell’acidificazione e quindi del tamponamento del sangue da parte del sistema dei tamponi plasmatici Da inserire nel discorso di ieri Abbiamo il gruppo valvolare la parte tra le due valvole ed il boccaglio viene chiamato spazio morto aggiunto ed ha un po’ le stesse caratteristiche dello spazio morto cioè in questo spazio si mescola l’aria inspirata con quella espirata non è così in tutto il sistema dello spirometro nel tubo inspiratorio passa soltanto aria inspirata che proviene dallo spirometro nella via espiratoria passa soltanto aria espirata che proviene dal soggetto ma qui in andata e in ritorno si rimescola quindi ha la stessa caratteristica dello spazio morto in cui l’aria che entra si rimescola con quella che esce È importantissimo che lo spazio morto sia il più piccolo possibile compatibilmente con la costruzione del gruppo valvolare questo perché la presenza di uno spazio morto aggiunto troppo grande aumenta tanto il volume dello spazio morto e siccome noi tiriamo dentro un volume di aria che è il volume corrente Vc se a questo spazio morto che è fisiologico fatto dalle vie aeree di conduzione aggiungiamo lo spazio morto aggiunto l’aria che tiriamo dentro si ferma nello spazio morto e non va’ nell’alveolo quindi l’alveolo riceve dentro meno aria così facendo si risciacqua di meno l’alveolo aumenta la concentrazione alveolare di CO2 e si comincia a iperventilare e rischiamo di fare una spirometria al soggetto che iperventila perché gli abbiamo messo un volume morto aggiunto troppo grande Il flusso di CO2 espirato è lo stesso flusso che arriva dall’alveolo il che non significa che quello che esce dall’alveolo sono esattamente le stesse molecole che butto fuori dalla bocca ma significa che ci sarà della CO2 che passa dall’alveolo allo spazio morto un po’ della CO2 che proviene dallo spazio morto viene buttata fuori e la CO2 che era nell’alveolo va’ a rimpiazzare quella che viene buttata fuori al netto lo spostamento di CO2 tra l’alveolo e lo spazio morto è uguale allo spostamento di CO2 tra lo spazio morto e l’esterno così che al netto il flusso di CO2 espirato è uguale al flusso di CO2 alveolare Parlare di flusso o di volume è uguale il flusso viene considerato in un minuto il volume invece ad ogni atto respiratorio Calcolo del volume dello spazio morto Ve*%eCO2=Valv*%alvCO2 Valv=Ve-Vspazio morto Ve*FeCO2=Ve*FaCO2-Vd*FaCO2 Vd/Ve=FCO2alv-FCO2esp/FCO2alv

FCO2esp=0,04

FCO2alv=0,06

Sostituendo

Vd/Ve=0,02/0,06=0,03

Rilievo patologico

Vd/Ve=0,85

In un soggetto con respirazione normale il volume dello spazio morto conta circa per il 30% del volume corrente se il volume corrente è di circa 500 ml il volume dello spazio morto è di circa 160 ml quello si ferma nello spazio morto e tutto il resto arriva nell’alveolo Se il volume dello spazio morto misurato nel paziente è di 0,85 vuol dire che il volume dello spazio morto occupa l’85% di quello che il paziente inspira vuol dire che solo il15% arriva nell’alveolo e il volume alveolare è ampiamente insufficiente a sostenere un consumo di O2 necessario e questo dà luogo ad una grave patologia (insufficienza respiratoria) il paziente ha rapporti Vd/Ve di questo tipo il rapporto aumenta perchè diminuisce il volume alveolare se io ho un progressivo collassamento delle vie aeree se ho un’acidosi per cui il polmone non riesce più ad espandersi correttamente allora in proporzione al volume di aria negli alveoli una parte maggiore finirà nello spazio morto in tutti casi il volume alveolare non si ampia a sufficienza per consentire un’adeguata ventilazione e quindi un’adeguata ossigenazione e un’adeguata perdita di CO2 -Equazione dei gas alveolari spiega un aspetto molto importante della ventilazione mette in relazione la PO2 e la PCO2 rispetto a Paria inspirata alla mia cellula servono due cose:che gli sia fornito l’ossigeno e che la CO2 venga eliminata l’ossigeno deve arrivare per sostenere il metabolismo cellulare la CO2 deve essere portata via perché quella che rimane produce acidosi che non fa bene alle reazioni biochimiche influenzate da pH temperatura e presenza dei substrati giusti Come facciamo a garantire alla cellula la fornitura di O2 e l’eliminazione di CO2? Bisogna che nel sangue ci sia adeguato apporto di O2 e che ci sia una pressione parziale di CO2 sufficientemente bassa da consentirne lo smaltimento dalla cellula al sangue a livello del tessuto Ma chi controlla la pressione parziale dell’O2 e della CO2 nel sangue che arriva alla cellula? l’alveolo che deve contenere un’aria che consenta che l’ossigeno venga scambiato in maniera ottimale e che la CO2 possa essere persa in modo da consentire che nel sangue arterioso che esce dal polmone tramite le vene polmonari ci siano quelle caratteristiche che consentono poi alla cellula di mantenere il suo metabolismo come previsto però può essere che ci siano delle modificazioni per esempio se uno và in montagna la pressione parziale dell’ossigeno diminuisce perché diminuisce la pressione totale del gas subentra un problema perché se io devo garantire una pressione costante di CO2 nel sangue arterioso come faccio se l’aria ambiente che io inspiro è già svantaggiosa perché la pressione parziale dell’ossigeno è diminuita? C’è un sistema che ovvia a questo problema ed è descritto da questa equazione che ci dice qual è la pressione alveolare di O2 in relazione ad altre pressioni la PO2inspirata =PO2barometrica-47mmHg Espressione della pressione parziale di O2 nell’ambiente Il Qr è di solito uguale a 1

PO2alv=PO2ins-PCO2alv/Qr+(PCO2alv*FO2ins*1-Qr/Qr) In condizioni normali o a livello del mare PO2alv=(760-47)*0,2093- PCO2alv/Qr+(PCO2alv*FO2ins*1-Qr/Qr) PO2alv=149mmHg-40mmHg/0,83+(40mmHg*0,2093*1-0,83/0,83) PO2alv=102,5mmHg PO2alv=PO2ins-PCO2alv

approssimazione semplificata

In alta quota immediatamente diminuisce la PO2ins da 149mmHg (andando a 5500metri in modo veloce) il valore si dimezza e và a 75mmHg Il sistema respiratorio si è modificato in maniera eccellente perchè inizia la iperventilazione marcata che porta un maggiore volume di aria nell’alveolo perché il volume dello spazio morto è sempre quello ma iperventilando aumenta il flusso alveolare e succede che l’aria che arriva dall’ambiente che è priva di CO2 risciacqua l’alveolo che contiene CO2 e quindi l’iperventilazione comporta sempre (anche nel caso dell’esercizio fisico in cui la CO2 tende ad essere prodotta con un flusso maggiore) una diminuzione della pressione parziale di CO2 a livello alveolare In questo modo io innalzo la PO2alv e non potendo cambiare la PO2 dell’aria inspirata il sistema respiratorio tampona riduce anche la PCO2alv con l’iperventilazione che però (legge di Henderson) fa aumentare il pH del sangue e dei liquidi corporei tendendo ad andare in alcalosi e una delle conseguenze dell’ascensione in alta quota è che le urine diventano basiche perché si è basicizzato il plasma Comunque è una conseguenza sopportabile se viene garantita la PO2alv necessaria al metabolismo cellulare quindi questa equazione è importante perché mette in relazione la PO2alv e la PCO2alv nell’ambiente alveolare La pressione arteriosa di O2 se non ci sono shunt è uguale circa alla pressione alveolare se la PO2i la PCO2alv è inferiore però la distanza orizzontale tra le due linee diminuisce quando si iperventila e quindi il peso della PCO2alv sottratta alla PO2i nel determinare la PO2alv diminuisce progressivamente Il limite della permanenza prolungata delle popolazioni in alta quota è di circa 5500metri La PCO2alv a livello del mare è circa 40mmHg a livello dell’Everest è circa 10mmHg Coloro che hanno l’ipertensione non vanno in montagna perché una delle risposte caratteristiche dell’ascesa in alta quota e dell’ipossia è una risposta vasocostrittrice a livello delle arteriole del circolo polmonare quindi non solo la pressione aumenta ulteriormente e si ha un’ipertensione arteriosa polmonare e diminuendo il raggio delle arteriole si ha una minore perfusione del polmone e quindi quel poco ossigeno che c’è viene trasportato con ancora maggiore difficoltà Subentrano altri disturbi quali insonnia nausea vomito disturbi respiratori il sistema nervoso centrale è molto sensibile all’ipossia il vomito e la nausea sono causa della sofferenza del tronco encefalico in cui ci sono centri respiratori e centri legati ad alcune risposte vegetative del sistema digerente tra cui appunto la nausea ed il vomito l’insonnia è legata ad una sorta di eccitazione del centro del sonno viene inibito il processo del sonno i disturbi respiratori soprattutto dispnea (respirazione anomala a frequenza variabile) ci sono nella notte addirittura dei casi di apnea prolungata a lungo andare anoressia legata a nausea e vomito non viene fame non si ha voglia di mangiare disturbi gastroenterici (vomito accentuato) Collasso imminente per coloro che non sono allenati al di sopra dei 6000 metri non ci sono popolazioni residenti perché non si riesce a sopravvivere per lunghi periodi ma solo per periodi

brevi (la discesa è spesso più pericolosa della salita per vari fattori il primo è che si va’ più veloci e perché si è troppo stanchi e poi perché fanno effetto tutti gli elementi che incidono sul sistema nervoso centrale) riepilogando da 760mmHg salendo in alta quota la pressione inspirata in cima all’Everest è 205mmHg il che porta ad una PO2 nell’aria inspirata che invece di essere 143mmHg diventa 43mmHg e la PO2alv è di circa 3mmHg se non si iperventila l’iperventilazione porta la PCO2alv dai 40mmHg a livello del mare fino a 8mmHg così che 43-8 è 35mmHg ma è una condizione in cui almeno si ragiona L’unica cosa che si può fare se c’è con voi una persona che sta male di mal di montagna è portarlo giù il più in fretta possibile una volta giù gli date i diuretici.