Respiro, polmoni, globuli rossi ed emoglobina: lo pneumologo e la storia della respirazione

la storia della respirazione

L’affascinante storia della respirazione

AI PRIMORDI DALLA VITA

  • Quando nel tempo dei tempi eravamo tutti alghe azzurre … beh si … quando i nostri più antichi predecessori erano alghe azzurre che popolavano i mari, le più antiche forme di vita unicellulari comparse sul pianeta, certamente di “polmoni ” non se ne parlava. Intendo con questo che circa 2,7 miliardi di anni fa (la terra è vecchia di circa 4,5 miliardi di anni), anche se tale epoca vorrebbe essere rivista ad un periodo ancora precedente dai moderni studi paleo-botanici, le prime forme di vita comparse sulla terra certo non avevano i polmoni né nulla di ciò che oggi intendiamo quando parliamo di apparato respiratorio. I bronchi non servivano perché semplicemente non esistevano i polmoni ai quali avrebbero dovuto trasportare l’aria. Viene allora spontanea una domanda: ma quelle, intendo le alghe unicellulari, come respiravano?

CHE COS’E’ LA “RESPIRAZIONE”?

  • Bisogna subito chiarire un concetto a proposito della “ respirazione”. Se il polmoni riportano immediatamente la mente alla funzione del “respirare”, sarebbe scientificamente un errore l’operazione mentale opposta, e cioè il dover ricorrere come prima cosa all’immagine dei polmoni ogni qual volta si parli di respirazione. Respirare, in senso chimico e biologico, non è soltanto ciò che noi conosciamo pensando all’uomo e ai polmoni, ma respirare significa prima di tutto rendere disponibile l’ossigeno ad una moltitudine di processi chimici, bio-chimici nel caso specifico, che consente agli esseri viventi di mantenersi in vita e di procreare duplicandosi. La presenza dell’ossigeno, indispensabile “comburente” utile a produrre l’energia necessaria alle cellule per i loro processi metabolici, è di primaria importanza nel ciclo vitale degli organismi viventi. Esso come “ comburente” rappresenta quell’indispensabile ingrediente che rende possibile la “combustione chimica ” (ovviamente quella senza sviluppo di fiamma) che trasforma il “combustibile” chimico introdotto da un qualsiasi organismo vivente (zuccheri, proteine, grassi, ecc.) in molecole dotate di capacità energetica da impiegare in numerosi processi chimici successivi. Come una qualsiasi fiamma senza ossigeno si spegne, così un qualsiasi organismo vivente senza la presenza dell’ossigeno, smettendo di “respirare” arresta i suoi processi vitali e muore. Posso avere litri e litri di benzina (combustibile ), ma se non c’è l’ossigeno (comburente) la combustione diviene impossibile! “Respirare”, quindi, non è soltanto “muovere i polmoni” (quello è qualcosa di più complesso, come vedremo dopo), ma è consentire alle cellule viventi di trasformare le loro sostanze in altre sostanze chimiche e in energia grazie all’indispensabile presenza dell’ossigeno.

DAGLI ORGANISMI UNICELLULARI AGLI ORGANISMI COMPLESSI

 alghe e organismi unicellulari

Alghe e organismi unicellulari

 alghe pluricellulari

Alghe pluricellulari

  • Nel corso dell’evoluzione che ha portato fino a noi si è assistito, attraverso la comparsa di nuove caratteristiche negli organismi già esistenti o di nuove forme di vita poi selezionate sulla base della loro maggiore o minore capacità di sopravvivere all’ambiente in cui comparivano (capacità di adattamento), partendo da forme di vita costituite da una sola cellula (appunto le più arcaiche alghe azzurre degli oceani della prima ora), di giungere poco alla volta, attraverso la continua e paziente selezione del “ migliore” (migliore a sopravvivere all’ambiente e a riprodursi), fino agli organismi pluricellulari (formati da più cellule) dotati di una maggiore complessità. Per restare all’esempio delle alghe, si è passati nel tempo dalle semplici alghe unicellulari alle alghe pluricellulari, formate dall’insieme organizzato di milioni di cellule. E di qui si è partiti per arrivare alle forme di vita animale più complesse tra le quali noi rappresentiamo il prodotto biologicamente più evoluto (mah ..?).

COME ARRIVA L’OSSIGENO ALL’INTERNO DI UN ORGANISMO UNICELLULARE?

 diffusione passiva gas in liquido

Il processo di diffusione passiva di un gas in un liquido

  • Se immaginiamo il pianeta circondato da una miscela di gas, nella quale l’ossigeno è presente solo per circa il 20%, mentre la grande maggioranza di esso (80%) è costituito da azoto, è facile comprendere come le enormi masse di questa miscela di gas sovrastante i mari tendesse a passare, per semplice diffusione passiva, anche nell’acqua marina nella quale si veniva a trovare disciolto, né più né meno di come lo zucchero si scioglie nell’acqua. Ciò in virtù di uno dei più elementari principi della fisica affermato dalla legge di Henry, secondo la quale un qualsiasi gas che si trovi al di sopra di un liquido, tende ad entrare in soluzione con esso fino al determinarsi di una pressione del gas nel liquido pari a quella che lo stesso esercita sopra la sua superficie. Che è come dire che tanto più ossigeno c’è sopra le masse oceaniche, tanto più esso si dissolverà nell’acqua delle stesse. Se qualcuno aveva dei dubbi sul fatto che i pesci respirassero “acqua” è presto servito, comprendendo finalmente qual è la quota di ossigeno che anche loro sono in grado di respirare pur rimanendo nell’acqua.
  • A questo punto, tuttavia, abbiamo compreso come arrivi l’ossigeno nell’acqua nella quale crescono le nostre alghe azzurre unicellulari, ma non abbiamo ancora spiegato come fa l’ossigeno a passare nella singola cellula per andare a raggiungere quelle parti interne di esse ove avvengono i processi metabolici che ne richiedono la presenza per “respirare” e produrre energia. Beh ... è presto detto. Anche in questo caso l’ossigeno diffonde nella cellula semplicemente per diffusione passiva; la quota di ossigeno disciolta nell’acqua, pertanto, passa nella cellula attraverso la sua membrana esterna e viene a trovarsi nell’ambiente interno nel quale può essere utilizzato.

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Cina, smog e malattie respiratorie: il punto dello pneumologo

citta con inquinamento

A giudicare da ciò che si legge sui giornali, verrebbe da dire che la Cina è il paese degli ….pneumologi! Si! Perché da ciò che si apprende dalle descrizioni del clima di quel Paese, ma soprattutto dalla qualità dell’aria delle città, non è difficile ipotizzare nei prossimi anni un’impennata delle malattie allergiche, specie di quelle respiratorie (vedi “Pollinosi” – “Malattie allergiche delle vie aeree” – “Tosse e allergia: il parere dello pneumologo”), oltre all’incremento vertiginoso dei casi di tumore del polmone (vedi “ Inquinamento urbano e cancro polmonare”) e delle malattie respiratorie croniche, situazione questa che imporrà una sempre maggior richiesta d’intervento da parte di tali specialisti. Il problema, poi, si rivelerà ancora peggiore per ciò che si riferisce ai bambini e ai molti gravi problemi che lo smog dell’aria produce su di essi (vedi “ Asma del bambino: i 10 consigli dello pneumologo per l’asma in età pediatrica ” – “ Bambini, smog a Torino e rischio di malattie: il punto dello pneumologo ”). Se è vero, infatti, che lo smog urbano è responsabile di favorire e di aggravare le patologie respiratorie, prime fra tutte l’asma bronchiale (vedi “Asma bronchiale: malattia da conoscere”), la bronchite cronica, la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), l’ enfisema polmonare, penso che in questo momento non esista sul pianeta un Paese più esposto al rischio respiratorio se non la Cina.

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ACOS: asma/BPCO “overlap syndrome”. Lo pneumologo fa il punto

acos asma e bpco

Nel panorama delle malattie respiratorie “ostruttive”, così definite in quanto caratterizzate dall’avere in comune una ”ostruzione” dei bronchi variabile per intensità, tale comunque da determinare una riduzione del flusso dell’aria al loro interno, è comparsa da pochi anni un’entità nosologica a sé stante contraddistinta, anch’essa, da un quadro ostruttivo delle vie aeree, avente caratteristiche intermedie tra due diverse realtà cliniche: quello dell’asma bronchiale (vedi “Asma bronchiale: malattia da conoscere”) e quello della broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO). Vediamo da quale esigenza nasce la necessità di istituire questa “ nuova” malattia respiratoria definita dall’acronimo ACOS (Asma/BPCO overlap syndrome o sindrome da sovrapposizione asma/BPCO) e quali sono i vantaggi che derivano da un’integrazione classificativa di tale specie. Premesso che con il termine “ sindrome” si definisce, in medicina, un insieme di sintomi che possono riconoscere in diverse cause la loro origine, l’ACOS sembra appartenere ad una sorta di “Giano bifronte”, divinità latina maschile raffigurata con due volti.

Partiamo dall’asma. Da sempre definita come una malattia “ ostruttiva” dei bronchi, caratterizzata dalla comparsa dei quattro classici sintomi tosse, dispnea prevalentemente espiratoria, sibilo espiratorio (vedi “ Sento un fischietto quando respiro! Che cos’è?”) e senso di costrizione al torace, ad essa si è sempre riconosciuta la peculiarità di un’ostruzione bronchiale “ reversibile”, connotata, cioè, dalla possibilità di un completo ripristino, o quasi, della pervietà (apertura) delle vie aeree bronchiali, in conseguenza dell’uso di farmaci cosiddetti broncodilatatori. Al contrario, ciò che caratterizza la BPCO, l’altra delle due classiche malattie ostruttive bronchiali, è un’ostruzione ”non reversibile”, nell’immediato, con i broncodilatatori β2-agonisti (SABA) (vedi “ I nuovi farmaci per asma e BPCO presentati dallo pneumologo” – “ Tosse come equivalente asmatico: l’asma, “quasi asma”, spiegato dallo pneumologo ” ).

Tuttavia, nonostante il tentativo di classificare con le due distinte teorie viste sopra queste due diverse malattie respiratorie ostruttive, si notava che nella realtà dei fatti qualche volta i pazienti facevano “di testa loro”, rifiutando di prostrarsi ossequiosi alle due ben individuate proposte classificative suggerite dalla scienza. Si! Perché, nella pratica clinica quotidiana, questo rigore dicotomico manicheo che avrebbe voluto imporre alla patologia ostruttiva respiratoria un’appartenenza rigorosa o alla sottovarietà “ reversibile”, o a quella “non reversibile ”, incominciava in qualche caso ad andare stretto, non corrispondendo a quanto osservato. Si potevano individuare, infatti, quadri di pazienti fumatori con patologia ostruttiva cronica, aventi caratteristiche tali da poterne autorizzare l’appartenenza a quelli “ non reversibili” della BPCO, associati, tuttavia, nello stesso paziente, a concomitanti momenti di dispnea accessuale nel corso dei quali l’aggravamento del quadro bronco-ostruttivo si dimostrava rispondere prontamente alla somministrazione aggiuntiva di broncodilatatori a rapida azione, con una risposta clinica alla terapia che, per questo, sembrava appartenere più al quadro dell’asma piuttosto che a quello della broncopneumopatia cronica.

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Asma e insonnia: il punto dello pneumologo

asma e insonnia

Che l’asma bronchiale corrisponda ad una malattia respiratoria che presenta in modo caratteristico una ostruzione dei bronchi è cosa nota da sempre (vedi anche “ Asma bronchiale: malattia da conoscere”). E che tale ostruzione si renda poi responsabile di una sintomatologia particolarmente disagevole per il paziente che ne è affetto, presentandosi clinicamente con i suoi classici quattro sintomi (tosse, dispnea, sibilo espiratorio e senso di costrizione al torace – vedi “ Sento un fischietto quando respiro! Che cos’è?”), è un dato provato e incontestabile da tempo.

Per quanto non sia un mistero il fatto che la sintomatologia asmatica, interferendo con il benessere respiratorio del paziente, possa spesso rendersi responsabile di disturbi del sonno legati alla notevole frequenza con la quale l’asma tende a dare segno di sé proprio nel corso del riposo notturno, desta invece stupore quanto rilevato da alcuni ricercatori. In uno studio che ha preso in considerazione alcuni membri della popolazione norvegese, infatti, in soggetti di età compresa tra venti e sessantacinque anni durato più di dieci anni e pubblicato su di un’autorevole rivista scientifica internazionale ( European Respiratory Journal), si è definito che i soggetti che presentano insonnia, intesa nei termini di quella vasta gamma di disturbi del sonno che vanno dalla difficoltà ad addormentarsi, all’interruzione del riposo notturno, fino ai risvegli precoci del mattino con difficoltà a riaddormentarsi, sono esposti ad un maggior rischio di diventare asmatici nel corso della vita, con una possibilità che questo capiti due-tre volte maggiore rispetto alla popolazione che presenta invece un sonno fisiologico ed un riposo notturno ristoratore.

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Tosse come equivalente asmatico: l’asma, “quasi” asma, spiegato dallo pneumologo

tosse asma quasi asma

L’asma bronchiale (vedi “ Asma bronchiale: malattia da conoscere”) consiste in una malattia respiratoria che riconosce il più delle volte una concomitante causa allergica (vedi “Malattie allergiche delle vie aeree” – “Pollinosi ”), caratterizzata da “ ostruzione delle vie aeree”, e più precisamente da ostruzione bronchiale. Ostruzione delle vie aeree, in realtà, non vuol dire “completa chiusura” delle stesse, ma “ riduzione” più o meno importante del flusso d’aria all’interno dei bronchi, comunque tale da non corrispondere più a quello proprio di una condizione di normalità. La maggior parte della responsabilità di questa caduta del flusso aereo nel corso di una crisi asmatica è da attribuire al broncospasmo, intendendo con tale termine quella quota di ostruzione bronchiale (broncostruzione) che dipende direttamente da un vero e proprio spasmo (contrazione duratura) dei muscoli lisci posti nella parete dei bronchi i quali, contraendosi, riducono il diametro interno del bronco stesso, rendendo in tal modo più difficoltoso il normale passaggio dell’aria. La restante parte dell’ostruzione dei bronchi, quella cioè “non broncospastica”, è da riferire in parte all’edema della parete bronchiale, intendendo con tale termine la presenza di quel liquido che infiltra la parete bronchiale e che è presente nel corso di qualunque processo infiammatorio (si tenga conto del fatto che l’asma è soprattutto infiammazione, prima che broncospasmo) e in parte alla presenza di secrezioni bronchiali che si producono nel corso dell’infiammazione e che tendono a ostruire i bronchi. Questi ultimi, già preda di spasmo muscolare e di edema della parete, accentuano, con la presenza di questo secreto catarrale, la loro ostruzione, riducendo ulteriormente il flusso dell’aria.

I bronchi, così ridotti nel diametro interno del loro lume dalle tre cause viste sopra, divengono responsabili di una crisi respiratoria asmatica che si manifesta con la comparsa di quattro sintomi caratteristici:

  • dispnea: definibile, in senso lato, come “ disagio respiratorio” . E’ diretta espressione di quella fatica a respirare che dipende dall’ostruzione bronchiale
  • tosse: è questo un altro tipico sintomo con il quale si rende manifesta una crisi d’asma. Il paziente, all’inizio della crisi asmatica, inizia spesso a tossire, annunciando con una tosse secca, ma non raramente anche produttiva con espettorazione di secreto denso, il broncospasmo che di li a poco accentuerà la fatica a respirare e si renderà responsabile del sintomo seguente
  • sibilo espiratorio: il “fischietto”, così molto spesso viene chiamato il classico sibilo che si rende evidente in fase espiratoria nel corso di una crisi asmatica, è espressione del ridotto calibro interno dei bronchi. Questo, ridotto ad un sottile spazio, produce un rumore sibilante durante l’emissione dell’aria dai polmoni, generando quel “respiro sibilante” che caratterizza la crisi d’asma (vedi “ Sento un fischietto quando respiro! Che cos’è?)
  • senso di costrizione al petto: è la diretta conseguenza delle alterazioni ostruttive cui vanno incontro i bronchi nel corso di una crisi d’asma.

Fin qui ho descritto tutto ciò che appartiene al quadro di un asma bronchiale in condizioni di “normalità”, quando cioè sono presenti tutti e quattro i sintomi caratteristici della malattia. Ma non tutti i casi di asma bronchiale si presentano in questo modo. Esiste, infatti, un certo numero di casi in cui il paziente non presenta i quattro sintomi suddetti, per lo meno all’inizio, ma manifesta invece il suo stato asmatico solamente attraverso una tosse insistente (vedi “ Tosse e allergia: il parere dello pneumologo”).

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