L'apparato respiratorio è il sistema di organi che permette al nostro corpo di assumere ossigeno dall'aria e di liberarsi dell'anidride carbonica prodotta dalle cellule, garantendo così la vita di ogni singola cellula del nostro organismo.
Perché respiriamo
Ogni momento della nostra vita, anche quando dormiamo profondamente, il corpo ha bisogno di energia per funzionare: il cuore deve battere, i muscoli devono contrarsi, il cervello deve pensare. Questa energia viene prodotta all'interno delle cellule grazie a un processo chimico chiamato respirazione cellulare, che utilizza zuccheri e ossigeno. Senza ossigeno, le cellule smettono di produrre energia in pochi minuti e muoiono, soprattutto quelle del cervello, che sono le più sensibili. Allo stesso tempo, la respirazione cellulare produce un gas di scarto, l'anidride carbonica, che è tossica se si accumula e deve essere eliminata rapidamente. Ad esempio, quando corri per prendere l'autobus, il cuore accelera e respiri più velocemente perché i muscoli bruciano più zuccheri e chiedono più ossigeno. Allo stesso modo, dopo una nuotata in piscina, ti senti col fiatone perché il corpo sta recuperando l'ossigeno consumato durante lo sforzo.
Le vie aeree superiori: naso e gola
L'aria entra nel nostro corpo principalmente attraverso il naso, che funziona come un sofisticato sistema di filtraggio e condizionamento. All'interno delle cavità nasali troviamo peli, mucose e piccolissime ciglia che trattengono polvere, pollini, batteri e altre impurità presenti nell'aria che respiriamo. Il naso, inoltre, riscalda l'aria fredda e la umidifica, in modo che arrivi ai polmoni alla temperatura giusta e non li irriti. Dal naso l'aria passa nella faringe, una sorta di incrocio tra le vie respiratorie e quelle digerenti, e poi nella laringe, dove si trovano le corde vocali che vibrano permettendoci di parlare e cantare. Pensa a quando hai il raffreddore e il naso è chiuso: sei costretto a respirare con la bocca, ma l'aria arriva ai polmoni più fredda, più secca e meno pulita, ed è per questo che ti senti la gola irritata. Un altro esempio quotidiano è lo starnuto: quando una particella di pepe o un granello di polvere entra nel naso, il corpo reagisce con uno starnuto violento per espellere subito l'intruso.
La trachea e i bronchi
Dalla laringe l'aria scende lungo la trachea, un tubo lungo circa dodici centimetri formato da anelli di cartilagine sovrapposti che gli impediscono di chiudersi. Questi anelli sono come quelli del tubo flessibile dell'aspirapolvere: lasciano la trachea sempre aperta, anche quando giriamo o pieghiamo il collo. All'interno della trachea ci sono cellule che producono muco e ciglia microscopiche che spingono verso l'alto polvere e batteri, in modo che finiscano nella gola e vengano deglutiti. Arrivata all'altezza del petto, la trachea si divide in due rami chiamati bronchi, uno per il polmone destro e uno per il polmone sinistro. I bronchi, a loro volta, si ramificano in tubi sempre più piccoli, i bronchioli, formando una struttura simile a un albero rovesciato. Quando bevi e una goccia d'acqua va di traverso, in realtà è entrata per sbaglio nella trachea invece che nell'esofago: la tosse improvvisa che ti viene serve proprio a buttarla fuori. Un altro esempio è quello del fumo di sigaretta, che paralizza le ciglia della trachea e fa accumulare muco e sporcizia nei polmoni dei fumatori.
I polmoni e gli alveoli
I polmoni sono due organi spugnosi ed elastici, contenuti nella gabbia toracica protetti dalle costole. Quello destro è leggermente più grande ed è diviso in tre lobi, mentre quello sinistro è un po' più piccolo, perché lascia spazio al cuore, ed è diviso in due lobi. All'interno dei polmoni, i bronchioli terminano in minuscoli sacchetti chiamati alveoli polmonari, che hanno la forma di grappoli d'uva microscopici. Gli alveoli sono circondati da una fittissima rete di capillari sanguigni, e proprio qui avviene lo scambio gassoso: l'ossigeno passa dall'aria al sangue, mentre l'anidride carbonica fa il percorso inverso. Se aprissimo tutti gli alveoli di un adulto e li stendessimo su un campo, occuperebbero una superficie di circa settanta metri quadrati, più grande di una classe scolastica: questa enorme superficie è fondamentale per scambiare grandi quantità di gas in poco tempo. Per immaginare il funzionamento degli alveoli puoi pensare a milioni di palloncini gonfiati e sgonfiati a ogni respiro, oppure alla schiuma del bagnoschiuma, fatta di tantissime bollicine vicine fra loro.
Inspirazione ed espirazione: la meccanica respiratoria
La respirazione è un movimento ritmico che si ripete circa sedici volte al minuto a riposo, grazie all'azione di due gruppi di muscoli: il diaframma, una grande cupola muscolare posta sotto i polmoni, e i muscoli intercostali, situati tra le costole. Durante l'inspirazione il diaframma si abbassa e i muscoli intercostali sollevano le costole: il volume della gabbia toracica aumenta e l'aria entra nei polmoni come in una pompa che si apre. Durante l'espirazione, invece, il diaframma si rilassa e risale, le costole si abbassano e l'aria viene spinta fuori. Ecco la sequenza dei passi che si ripete continuamente:
- il diaframma si contrae e si abbassa;
- la gabbia toracica si allarga e i polmoni si espandono;
- l'aria entra attraverso naso e trachea fino agli alveoli (inspirazione);
- il diaframma si rilassa e risale;
- la gabbia toracica si restringe e i polmoni si svuotano (espirazione).
Puoi osservare questo meccanismo se ti sdrai sul letto e appoggi un libro sulla pancia: a ogni inspirazione il libro si solleva, a ogni espirazione si abbassa. Un altro esempio è il singhiozzo, che è causato da una contrazione improvvisa e involontaria del diaframma.
Lo scambio dei gas e il viaggio dell'ossigeno
Lo scambio gassoso che avviene negli alveoli è il vero scopo di tutto l'apparato respiratorio e si basa su un fenomeno fisico chiamato diffusione: i gas si spostano spontaneamente da dove sono più concentrati a dove sono meno concentrati. Nell'aria inspirata l'ossigeno è abbondante, mentre nel sangue che arriva agli alveoli è quasi assente, perché è stato consumato dalle cellule; per questo motivo l'ossigeno passa rapidamente nel sangue. L'anidride carbonica, invece, è molto concentrata nel sangue di ritorno dai tessuti e quasi assente nell'aria fresca degli alveoli, quindi esce dal sangue ed entra negli alveoli per essere espulsa con l'espirazione. Una volta nel sangue, l'ossigeno si lega all'emoglobina dei globuli rossi e viene trasportato dal cuore a tutte le cellule del corpo, dai muscoli delle gambe alle cellule del cervello. Per capire la differenza tra aria inspirata ed espirata, prova a soffiare su uno specchio: si appanna perché l'aria che esce è calda e umida, ricca di vapore acqueo e anidride carbonica. Un altro esempio è il pallone gonfiato con la bocca, che si sgonfia un po' più lentamente del previsto perché l'aria espirata è meno ricca di ossigeno e più ricca di anidride carbonica rispetto a quella dell'atmosfera.
Igiene e salute dell'apparato respiratorio
L'apparato respiratorio è delicato e va protetto con buone abitudini quotidiane, perché molte malattie respiratorie sono evitabili. Fumare, anche poche sigarette, danneggia gravemente le ciglia della trachea e gli alveoli, riducendo la capacità di respirare e aumentando il rischio di bronchiti, enfisema e tumori ai polmoni. Anche l'aria inquinata delle città, lo smog, le polveri sottili e gli ambienti chiusi e poco ventilati possono irritare le vie respiratorie e favorire allergie e asma. Praticare sport, soprattutto attività come la corsa, il nuoto o l'andare in bicicletta, allena i muscoli respiratori e aumenta la capacità polmonare. Anche una buona postura aiuta: stare curvi sulla sedia comprime il diaframma e impedisce ai polmoni di espandersi completamente. Pensa a uno sportivo allenato che riesce a correre per molti chilometri senza stancarsi, mentre una persona sedentaria si affatica già dopo pochi metri. Un altro esempio è la differenza che senti tra una passeggiata in montagna, dove l'aria è pulita e profumata di resina, e una passeggiata vicino a una strada trafficata, dove l'aria sa di gas di scarico e ti fa tossire.
Ricorda
- L'apparato respiratorio serve a portare l'ossigeno alle cellule e a eliminare l'anidride carbonica.
- Gli organi principali, nell'ordine in cui passa l'aria, sono: naso, faringe, laringe, trachea, bronchi, bronchioli, alveoli polmonari.
- Lo scambio gassoso avviene negli alveoli, grazie alla diffusione tra aria e sangue.
- L'inspirazione è attiva (il diaframma si contrae), l'espirazione è passiva (il diaframma si rilassa).
- Fumo, smog e vita sedentaria danneggiano i polmoni; sport, aria pulita e buona postura li proteggono.
Piccolo esercizio di verifica: disegna sul quaderno un semplice schema dell'apparato respiratorio, segna con frecce il percorso dell'aria dall'esterno fino agli alveoli e scrivi accanto a ogni organo una sua funzione in non più di una riga. Poi rispondi per iscritto, con almeno tre frasi complete, alla domanda: perché senza ossigeno il nostro corpo non potrebbe sopravvivere nemmeno pochi minuti?