I polmoni sono organi, generalmente pari, adibiti allo scambio gassoso. Sono particolarmente sviluppati nei tetrapodi e nei vertebrati superiori.
Il polmone dei mammiferi, dal punto di vista morfologico, appare come una struttura sacciforme, capace di contrarsi e rilassarsi. Per risposta a questi due eventi, la capacità polmonare, rappresentata dal volume interno, varia di continuo, aumentando durante la fase di inspirazione e diminuendo durante l’espirazione.
I due meccanismi appena elencati, sono compiuti grazie a dei complessi adattamenti morfofunzionali, che si riscontrano a livello della struttura polmonare. In prima analisi, la superficie respiratoria, ossia lo spazio del tessuto polmonare che fa da tramite tra l’aria e il ricco tessuto sanguigno, deve essere quanto più amplia possibile. Per questo motivo un polmone è suddiviso in compartimentazioni che chiamati lobi polmonari che, a loro volta, sono divisi in settori più piccoli, rispettivamente chiamati bronchioli e sacche alveolari.
La presenza delle piccole sacche alveolari, da un lato garantisce una elevata superficie di scambio, ma dall’altro lato pone un problema molto importante: le sacche, durante la depressione polmonare, non devono collassare.
Legge di Laplace applicata alle sacche polmonari
Secondo la legge di Laplace, la piccola sacca polmonare tende a collassare in virtù del suo esiguo volume e della tensione superficiale. Il collasso polmonare, un evento grave che comporta danni sistemici, è evitato grazie alla secrezione di una molecola chiamata surfattante che diminuisce la tensione superficiale.
Pneumociti
All’interno del polmone troviamo due differenti tipi di cellula polmonare: le cellule di primo tipo e le cellule di secondo tipo. Le cellule di primo tipo (pneumociti di primo tipo, o cellule epiteliali alveolari), sono specializzate per il passaggio di gas. Le cellule di secondo tipo (pneumociti di secondo tipo), presentano un pool mitocondriale molto sviluppato e secernono attivamente il surfattante.
Le cellule che formano l’endotelio della vasta trama capillare, sono molto appiattite poiché minimizzano l’effetto barriera nei confronti dello scambio gassoso.
Per quanto riguarda l’evoluzione del polmone si ritiene verosimile che il polmone monocamerato discenda, lungo un processo di semplificazione, dal polmone multicamerato.
Polmone degli anfibi
Il polmone, a livello degli anfibi, è presente in tutti gli Anuri e presenta pneumociti di secondo tipo. La respirazione avviene grazie all’esercizio di compressione dell’aria operato dalla bocca.
Polmone dei rettili
Il polmone dei rettili è di tipo sacciforme. Scompare la compressione dell’aria operata dalla bocca, sostituita dalla genesi di una decompressione toracica suddivisa nelle fasi di aspirazione ed espirazione, seguite da un atto di pausa.
Polmone degli uccelli
Il polmone degli uccelli è peculiare perché diverge, sia morfologicamente sia funzionalmente, dal polmone degli altri tetrapodi. In prima analisi il polmone degli uccelli non presenta un grado di elasticità tale da permettere una compressione e un rilassamento. Per questo motivo la respirazione segue una differente logica. La relativa rigidità, inoltre, rende più difficile il collasso polmonare, anche se una piccola quantità di surfattante viene comunque prodotta.
La limitata capacità di contrarsi e di espandersi, tuttavia, non è una limitazione, bensì un forte vantaggio funzionale. I capillari del polmone degli uccelli presentano un diametro esiguo e, a livello delle piccole cellule epiteliali, l’effetto barriera inerente allo scambio di gas è ridotto al minimo.
Gli uccelli, animali spesso in volo, hanno un fabbisogno metabolico non indifferente. Per questo motivo i polmoni devono fornire sempre un quantitativo di ossigeno sufficiente per la respirazione cellulare. L’aria, è convogliata al polmone, lungo un tragitto “a sola andata”; negli altri tetrapodi l’aria compie, durante gli atti respiratori, un tragitto in entrata ed uno in uscita. La presenza di strutture annesse al polmone, chiamate sacche polmonari, permette la genesi della pressione negativa necessaria per convogliare l’aria fino al polmone. La diminuzione della pressione è anche coadiuvata dal movimento delle ali che allargano la cavità toracica in modo analogo a quanto possa fare un ipotetico diaframma. Durante il volo la richiesta metabolica aumenta e, il battito delle ali e la seguente espansione toracica, è perfettamente sincronizzato con la respirazione.
Apparato tegumentario: Cheratinizzazione, cellula mucipara, cellula clavata, cellula sacciforme, cellula a cloruri.
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