Scambio gassoso alveolare

Lo scambio gassoso alveolare è il trasferimento di ossigeno e anidride carbonica tra il gas contenuto negli alveoli e il sangue nei capillari polmonari circostanti. L'alveolo è l'unità funzionale in cui l'aria inspirata incontra il sangue venoso, e le pressioni parziali dei gas al suo interno stabiliscono i gradienti che guidano lo scambio.

Definition

Lo scambio gassoso alveolare è il trasferimento diffusivo di ossigeno dal gas alveolare al sangue dei capillari polmonari e di anidride carbonica dal sangue al gas alveolare, regolato dalle pressioni parziali alveolari di tali gas.

Scope

Questo argomento tratta il modo in cui si stabilisce la composizione del gas alveolare, l'equazione del gas alveolare come legame tra l'ossigeno inspirato, l'eliminazione dell'anidride carbonica e la tensione alveolare di ossigeno, nonché i concetti di ventilazione alveolare, spazio morto e shunt che determinano in quale misura il sangue capillare si equilibra con il gas alveolare. Si tratta di materiale di riferimento fisiologico e non di indicazioni cliniche.

Core questions

• Cosa determina la pressione parziale di ossigeno nel gas alveolare?
• In che modo la ventilazione alveolare determina la tensione arteriosa di anidride carbonica?
• Perché una parte dell'aria inspirata va «sprecata» come spazio morto, e come ciò influenza lo scambio?
• Come lo shunt e l'ammixione venosa riducono il contenuto di ossigeno nel sangue che lascia il polmone?

Key concepts

• Pressioni parziali alveolari (PO₂ e PCO₂ del gas alveolare)
• Equazione del gas alveolare
• Ventilazione alveolare
• Spazio morto anatomico e fisiologico
• Shunt e ammixione venosa
• Rapporto di scambio respiratorio

Key theories

Equazione del gas alveolare

La pressione parziale alveolare di ossigeno si ricava sottraendo alla tensione di ossigeno inspirato l'eliminazione di anidride carbonica scalata per il rapporto di scambio respiratorio; questa relazione, formalizzata nell'analisi dell'aria alveolare ideale, consente di stimare la pressione alveolare di ossigeno a partire da grandezze misurabili.

Mechanisms

A ogni atto respiratorio, l'aria inspirata viene riscaldata, umidificata e diluita dal gas alveolare residente, pertanto la tensione alveolare di ossigeno risulta inferiore a quella dell'aria inspirata e la tensione alveolare di anidride carbonica riflette l'equilibrio tra la produzione metabolica di CO₂ e la ventilazione alveolare. Ossigeno e anidride carbonica diffondono quindi attraverso la sottile barriera alveolo-capillare seguendo i rispettivi gradienti di pressione parziale, fino a quando il sangue capillare si avvicina all'equilibrio con il gas alveolare. Le regioni ventilate ma non perfuse contribuiscono allo spazio morto; quelle perfuse ma non ventilate contribuiscono allo shunt. L'equazione del gas alveolare esprime la dipendenza della tensione alveolare di ossigeno dall'ossigeno inspirato, dall'eliminazione di anidride carbonica e dal rapporto di scambio respiratorio.

Clinical relevance

Il quadro concettuale del gas alveolare è alla base dell'interpretazione dell'emogasanalisi arteriosa e della differenza alveolo-arteriosa di ossigeno, utilizzata per caratterizzare l'alterazione dello scambio gassoso. Questa voce descrive tale fisiologia a scopo di riferimento e non fornisce soglie diagnostiche né raccomandazioni terapeutiche.

Evidence & guidelines

I concetti qui presentati appartengono alla fisiologia respiratoria standard, supportati dall'analisi fondamentale dell'aria alveolare ideale e da rassegne integrative sullo scambio gassoso polmonare. Il materiale è di natura descrittiva fisiologica, non riguarda pratiche regolate da linee guida.

History

Il trattamento quantitativo del gas alveolare risale al lavoro di Riley e Cournand a metà del Novecento, che definì un compartimento alveolare «ideale» rispetto al quale confrontare i polmoni reali, consentendo di stimare lo spazio morto e lo shunt a partire da misurazioni del sangue e del gas. Rassegne successive hanno integrato tali idee con le distribuzioni continue del rapporto ventilazione/perfusione (V/Q) e con l'imaging regionale.

Key figures

• Richard Riley
• André Cournand
• John B. West

Seminal works

• riley-cournand-1949
• petersson-glenny-2014

Frequently asked questions

Perché la concentrazione di ossigeno alveolare è inferiore a quella dell'aria che respiriamo?

L'aria inspirata viene umidificata, con aggiunta di vapore acqueo che la diluisce; inoltre l'ossigeno viene continuamente assorbito dal sangue mentre l'anidride carbonica viene immessa, così la tensione alveolare di ossigeno si attesta al di sotto del valore inspirato.

Cos'è lo spazio morto?

Lo spazio morto è la quota di ogni atto respiratorio che non partecipa allo scambio gassoso, sia perché rimane nelle vie aeree di conduzione (anatomico), sia perché raggiunge alveoli ventilati ma scarsamente perfusi (fisiologico).