Capitolo 8: Gli alveoli: centinaia di milioni di palloncini minuscoli

Grappoli d'uva sulle punte

Hai mai tenuto in mano un grappolo d'uva? In cima c'è un gambo spesso. Si divide in gambi più piccoli, e ogni gambo piccolo finisce con un acino tondo e paffuto. Adesso immagina un grappolo d'uva così minuscolo che tutto il grappolo potrebbe stare sulla capocchia di uno spillo. Dentro i tuoi polmoni ci sono milioni e milioni di grappoli così, ed è lì che avviene la parte più importante del respiro.

Nel capitolo precedente hai seguito l'aria giù per i rami dell'albero bronchiale, dal tronco della trachea fino ai rametti più sottili, i bronchioli. Proprio alla fine di ogni bronchiolo minuscolo, l'aria arriva finalmente a un grappolo di piccoli sacchetti d'aria rotondi. Ogni sacchetto si chiama alveolo. Quando sono tanti, si chiamano alveoli.

Gli alveoli sono il motivo stesso per cui hai i polmoni. Tutto quello che hai scoperto finora, dal naso ai bronchioli, è una strada che porta qui. Il naso pulisce e riscalda l'aria. La trachea e i bronchi la portano più in fondo e la mantengono pulita. Ma è solo qui, negli alveoli, che l'ossigeno dell'aria lascia l'aria ed entra nel tuo corpo.

Ogni alveolo è piccolissimo, largo solo circa un quinto di millimetro. È più o meno la grandezza di un granello di sabbia fine. Se ne mettessi cinque in fila, la fila sarebbe lunga solo circa un millimetro. Eppure, anche se ognuno è così piccolo, tutti insieme formano la maggior parte dell'interno dei polmoni.

Il numero degli alveoli è difficile da immaginare. I due polmoni di un adulto ne contengono circa da 300 a 500 milioni. Ecco un modo per sentire quanto è grande questo numero. Immagina di cominciare a contare gli alveoli, uno al secondo, senza mai fermarti per mangiare o dormire. Per contarne 300 milioni ti servirebbero quasi dieci anni.

Un neonato ha molti meno alveoli di un adulto. Mentre un bambino cresce, crescono anche i polmoni, e per molti anni continuano a formarsi nuovi alveoli. Quindi proprio adesso, mentre stai crescendo, i tuoi polmoni stanno ancora costruendo nuovi palloncini minuscoli. È uno dei motivi per cui l'aria pulita è così importante per i bambini. I tuoi polmoni non sono ancora finiti, e si stanno preparando a servirti per tutta la vita.

Quanta aria riempie tutti quegli alveoli a ogni respiro? Quando un adulto è seduto tranquillo, ogni respiro è di circa mezzo litro d'aria, più o meno quanto una bottiglietta d'acqua. I tuoi respiri tranquilli sono più piccoli, perché i tuoi polmoni sono più piccoli. Quando fai un respiro davvero profondo, puoi far entrare parecchie volte più aria che in un respiro tranquillo. In tutti e due i casi, l'aria fresca si distribuisce lungo i rami e negli alveoli che la aspettano.

Gli alveoli non galleggiano separati come bolle sciolte. Sono stretti uno accanto all'altro, come le bolle in un lavandino pieno di schiuma di sapone. Ogni alveolo ha pareti in comune con i suoi vicini. In alcune di queste pareti in comune ci sono perfino minuscole aperture, così un po' d'aria può passare da un alveolo a quello accanto. Se una piccola via dell'aria si blocca, queste aperture possono far arrivare un po' d'aria agli alveoli che stanno dopo, per un'altra strada.

Perché non un solo palloncino grande?

Forse ti chiedi perché i tuoi polmoni abbiano centinaia di milioni di palloncini minuscoli invece di due soli palloncini grandi. La risposta riguarda la superficie. La superficie di una cosa è il suo esterno, la parte che può toccare l'aria intorno. L'ossigeno può entrare nel sangue solo attraverso una superficie, quindi più superficie hanno i tuoi polmoni, più ossigeno può entrare.

Ecco un modo per capirlo. Pensa a un grande blocco di ghiaccio rotondo. Se lo metti in un bicchiere d'acqua, si scioglie lentamente, perché solo il suo esterno tocca l'acqua. Adesso trita lo stesso blocco di ghiaccio in tanti pezzetti. Il ghiaccio tritato si scioglie molto più in fretta, perché tutti quei pezzetti insieme hanno molta più superficie esterna che tocca l'acqua. La quantità di ghiaccio è la stessa, ma la superficie è molto più grande.

I tuoi polmoni usano lo stesso trucco. Dividendo il loro spazio in centinaia di milioni di alveoli minuscoli, creano una superficie enorme. Se potessi appiattire le pareti di tutti gli alveoli dei polmoni di un adulto e stenderle sul pavimento, coprirebbero circa da 50 a 100 metri quadrati. È più o meno grande come il pavimento di un'intera aula. Tutta quella superficie è ripiegata con ordine dentro il petto, dietro le costole.

Una superficie grande vuol dire che tanto ossigeno può entrare nel sangue nello stesso momento. È particolarmente importante quando corri, salti o ti arrampichi. I tuoi muscoli hanno bisogno di molto più ossigeno quando lavorano sodo, e la superficie enorme dei tuoi polmoni può fornirlo. Anche quando sei seduto fermo, ogni respiro porta aria fresca a milioni di alveoli nello stesso momento.

Ma una superficie grande è solo metà del trucco. Dall'altra parte di quella superficie dev'esserci il sangue che aspetta di portare via l'ossigeno. I tuoi polmoni hanno anche questo. Il sangue scorre proprio a contatto con ognuno di quei palloncini minuscoli, come vedrai adesso.

Una parete più sottile della carta

Intorno a ogni alveolo è avvolta una rete di vasi sanguigni sottilissimi chiamati capillari. I capillari ricoprono ogni alveolo come una retina avvolta intorno a una palla. Sono così stretti che i minuscoli globuli rossi al loro interno devono viaggiare in fila indiana, uno dopo l'altro, come bambini che passano da una porta stretta. In queste reti scorre così tanto sangue che tutto il polmone prende un colore rosa delicato. Il sangue è disteso in uno strato sottile proprio accanto all'aria, e questo aiuta i polmoni a fare lo scambio in fretta.

Tra l'aria dentro l'alveolo e il sangue dentro il capillare c'è una parete. Ma questa parete è incredibilmente sottile. È fatta dalla parete sottilissima dell'alveolo appoggiata proprio contro la parete sottilissima del capillare. Insieme, spesso sono spesse meno di un millesimo di millimetro. È più di cento volte più sottile di un foglio di carta.

Perché la parete deve essere così sottile? L'ossigeno e l'anidride carbonica devono attraversarla, e più la parete è sottile, più in fretta possono passare. Pensa a una zanzariera. L'aria ci passa facilmente perché la rete è sottile e piena di minuscoli buchini. Se la rete fosse spessa come un muro di mattoni, quasi non passerebbe aria. La parete sottile nei tuoi polmoni è un po' come quella zanzariera, ma molto, molto più fine.

Naturalmente una parete così sottile è anche delicata. Non può avere uno strato spesso di muco o un tappeto di ciglia, perché renderebbero la parete troppo spessa e rallenterebbero lo scambio dei gas. Ecco perché tutti i guardiani più in alto nelle vie dell'aria sono così importanti. Il naso, la gola, la trachea e i bronchi catturano la maggior parte della polvere e dei germi molto prima che possano arrivare in questo posto delicato.

Il grande scambio

Ed ecco il momento più importante di tutto il viaggio. Quando inspiri, l'aria fresca riempie i tuoi alveoli. Quest'aria è piena di ossigeno. Intanto il sangue che arriva nei capillari è appena tornato da un giro per tutto il corpo, dove ha ceduto gran parte del suo ossigeno. Quindi nell'alveolo c'è tanto ossigeno, e nel sangue lì accanto ce n'è molto meno.

Quando in un posto c'è tanto di qualcosa e nel posto accanto ce n'è solo un po', quel qualcosa tende a spargersi verso il posto dove ce n'è meno. Pensa a che cosa succede quando il pane cuoce nel forno. Presto il profumo si sparge dalla cucina in ogni stanza della casa. Oppure pensa a una goccia di colorante alimentare in un bicchiere d'acqua. Piano piano il colore si sparge finché tutto il bicchiere è colorato. Questo spargersi si chiama diffusione.

L'ossigeno fa la stessa cosa nei tuoi polmoni. Si sparge dall'aria nell'alveolo, dove ce n'è tanto, attraverso la parete sottile, fino al sangue, dove ce n'è meno. Nel sangue, l'ossigeno viene raccolto dai globuli rossi, che lo portano al resto del corpo. In un prossimo capitolo scoprirai molto di più su quei globuli rossi e sul loro viaggio.

Ricorda dal capitolo 1 perché il tuo corpo ha bisogno di questo ossigeno. Ogni cellula usa l'ossigeno per prendere energia dal cibo che mangi, un po' come un falò che ha bisogno d'aria per continuare a bruciare. Le tue cellule liberano l'energia del cibo lentamente e con delicatezza, senza nessuna fiamma, ma hanno comunque bisogno di un rifornimento continuo di ossigeno per farlo. Adesso conosci il punto esatto in cui quell'ossigeno entra nel tuo corpo.

Nello stesso momento, qualcos'altro si sta muovendo nella direzione opposta. Mentre il tuo corpo lavora, ognuna delle sue cellule produce un gas di scarto chiamato anidride carbonica. Il sangue raccoglie questa anidride carbonica e la riporta ai polmoni. Nei capillari c'è tanta anidride carbonica, e nell'aria fresca dell'alveolo ce n'è pochissima. Così l'anidride carbonica si sparge fuori dal sangue, attraverso la parete sottile, fino all'alveolo. Quando espiri, lascia il tuo corpo.

Questo scambio avviene in modo incredibilmente rapido. Un globulo rosso che passa accanto a un alveolo resta nel capillare meno di un secondo, e in quel tempo brevissimo raccoglie il suo ossigeno e lascia andare la sua anidride carbonica. Ossigeno dentro, anidride carbonica fuori, ancora e ancora, in centinaia di milioni di alveoli nello stesso momento. Succede giorno e notte, che tu ci pensi o no.

Nel capitolo 1 hai letto che l'aria che butti fuori contiene ancora parecchio ossigeno. Adesso puoi vedere i numeri. L'aria fresca è fatta per circa un quinto di ossigeno, e nell'aria espirata resta ancora poco più di tre quarti di quell'ossigeno. I tuoi polmoni prendono solo una parte dell'ossigeno di ogni respiro. Ma l'aria che butti fuori ha molta più anidride carbonica dell'aria fresca, circa cento volte di più. E contiene anche tanto vapore acqueo.

Quel vapore acqueo puoi vederlo da solo. In una giornata fresca, soffia piano su una finestra fredda o su uno specchio. Sul vetro comparirà una macchia appannata. Quell'appannatura è fatta di goccioline minuscole d'acqua uscite dai tuoi polmoni insieme al respiro. L'aria calda e umida dei tuoi alveoli si è raffreddata toccando il vetro freddo, e l'acqua che conteneva è tornata a essere goccioline. Ogni respiro che butti fuori porta via con sé un po' d'acqua.

In cima a una montagna alta, l'aria è più rarefatta. Lassù ogni respiro contiene meno ossigeno di un respiro fatto vicino al mare. Le persone che scalano montagne alte si accorgono di respirare più in fretta e che il loro cuore batte più veloce, perché il loro corpo lavora per far arrivare abbastanza ossigeno negli alveoli. Se restano in alto per qualche settimana, il loro corpo si abitua piano piano, per esempio producendo più cellule che trasportano l'ossigeno nel sangue.

Tenere i palloncini aperti e puliti

Avere così tanti palloncini minuscoli e umidi crea un problema complicato. L'interno di ogni alveolo è ricoperto da una pellicola sottilissima di liquido. Le superfici bagnate tendono ad appiccicarsi tra loro. Forse hai notato come due fogli bagnati di pellicola per alimenti si attaccano l'uno all'altro, o come i capelli bagnati si appiccicano in ciocche. Se niente le fermasse, le pareti degli alveoli minuscoli potrebbero attaccarsi tra loro e afflosciarsi ogni volta che butti fuori l'aria.

I tuoi polmoni risolvono questo problema con un liquido speciale chiamato surfattante. Alcune cellule nelle pareti degli alveoli producono il surfattante e lo spalmano sulla superficie interna. Il surfattante funziona un po' come il sapone. Rende la pellicola d'acqua molto meno appiccicosa, così gli alveoli possono restare aperti, anche quando butti fuori tutta l'aria. Poi, quando inspiri di nuovo, gli alveoli si riempiono facilmente.

Pensa a gonfiare un palloncino da festa. Il primo soffio spesso è il più difficile, e una volta che il palloncino ha cominciato ad allargarsi, i soffi successivi sono più facili. Se gli alveoli si afflosciassero del tutto ogni volta che butti fuori l'aria, ogni respiro sarebbe come quel primo soffio difficile, ancora e ancora. Il surfattante impedisce agli alveoli di afflosciarsi, così ogni nuovo respiro è facile, e non ti accorgi quasi di respirare.

I bambini cominciano a produrre il surfattante prima di nascere. Un bambino che nasce molto in anticipo potrebbe non averne ancora prodotto abbastanza, e quindi per lui respirare potrebbe essere faticoso. I medici e gli infermieri che si prendono cura dei neonati sanno come aiutare in questi casi. Man mano che il bambino cresce, i suoi polmoni cominciano a produrre da soli tanto surfattante.

Il surfattante ha anche un altro lavoro, e questo riguarda la difesa del corpo. Alcune proteine del surfattante possono attaccarsi ai germi. Raggruppano i germi in mucchietti e li rendono più facili da trovare e da togliere. Quindi anche qui, nella parte più delicata dei polmoni, c'è una difesa. Il liquido che tiene aperti gli alveoli aiuta anche a tenerli puliti.

Le pareti degli alveoli sanno anche ripararsi da sole. Se alcune delle cellule sottili che rivestono un alveolo vengono danneggiate, per esempio da un germe, altre cellule lì vicino possono dividersi e crescere per sostituirle. In questo modo il rivestimento viene rattoppato, un po' come una squadra di operai che riempie una crepa nella strada. I tuoi polmoni si riparano e si rinnovano sempre, in silenzio.

Eppure gli alveoli non possono usare muco e ciglia come fanno le vie dell'aria più grandi. Quindi i pochi granellini minuscoli che arrivano fin quaggiù hanno bisogno di un altro tipo di pulizia. Alcuni di questi granellini sono polvere, fumo o pezzetti di polline troppo piccoli per essere catturati più in alto. Altri sono germi. Senza un modo per toglierli, potrebbero accumularsi negli alveoli.

Quando i germi arrivano agli alveoli

Quasi sempre i guardiani del naso, della gola e delle vie dell'aria fermano i germi molto prima che arrivino agli alveoli. E i pochi germi che arrivano fin qui di solito vengono sistemati in fretta. Ma ogni tanto i germi riescono a stabilirsi negli alveoli e a cominciare a moltiplicarsi. Quando succede, il corpo manda tanti difensori a contrattaccare.

Durante questa battaglia, alcuni alveoli possono riempirsi di liquido e degli stessi difensori, invece che d'aria. I medici chiamano questo tipo di infezione dei polmoni polmonite. Gli alveoli pieni non riescono a scambiare ossigeno e anidride carbonica bene come al solito. Una persona con la polmonite potrebbe avere la febbre, la tosse e un respiro veloce o faticoso, e potrebbe sentirsi molto stanca.

Se un bambino ha la febbre insieme alla tosse, a un respiro veloce o a un respiro che sembra faticoso, un adulto dovrebbe parlarne con un medico. Un medico può ascoltare i polmoni con uno stetoscopio, uno strumento con un'estremità rotonda che si appoggia sul petto. Attraverso lo stetoscopio, il medico può sentire l'aria che entra ed esce e capire molte cose su come stanno i polmoni. La maggior parte delle persone con la polmonite guarisce con le cure giuste e il riposo.

Ci sono tanti modi di tutti i giorni per aiutare a tenere i germi lontani dagli alveoli fin dall'inizio. Lavarsi le mani, coprirsi quando si tossisce o si starnutisce e dormire abbastanza aiutano tutti i guardiani del corpo. Anche i vaccini aiutano ad allenare il corpo a riconoscere alcuni dei germi che possono causare infezioni dei polmoni. Più avanti in questo libro scoprirai di più sul lavaggio delle mani e sui vaccini.

Allora chi è che tiene puliti gli alveoli ogni singolo giorno? Chi divora i granellini di polvere che scivolano fin quaggiù, e chi è pronto a combattere i germi che arrivano qui? La risposta è un gruppo di cellule straordinarie che vivono proprio dentro gli alveoli. Strisciano sulle pareti interne, cercando qualunque cosa non dovrebbe essere lì.

Fai un respiro lento e immagina l'aria che arriva nei tuoi alveoli. Centinaia di milioni di palloncini minuscoli si riempiono insieme. L'ossigeno scivola attraverso le pareti sottili nel sangue, e l'anidride carbonica scivola fuori per essere buttata via con il respiro. E negli angoli di quei palloncini minuscoli, gli addetti alle pulizie sono al lavoro. Nel prossimo capitolo conoscerai questi addetti alle pulizie, e vedrai come tengono al sicuro la parte più profonda dei tuoi polmoni.

Parole chiave

Alveoli: I minuscoli sacchetti d'aria rotondi alla fine delle vie dell'aria più piccole, dove l'ossigeno entra nel sangue e l'anidride carbonica ne esce. Uno solo di loro si chiama alveolo.

Capillari: I vasi sanguigni più sottili del corpo. Avvolgono ogni alveolo come una rete, e i globuli rossi ci passano dentro in fila indiana.

Ossigeno: Un gas dell'aria di cui ogni cellula del corpo ha bisogno per usare l'energia del cibo.

Anidride carbonica: Un gas di scarto prodotto dalle cellule del corpo. Il sangue la porta ai polmoni, e tu la butti fuori con il respiro.

Diffusione: Il modo in cui qualcosa si sparge da un posto dove ce n'è tanto a un posto dove ce n'è meno, come un profumo che si sparge per la casa.

Superficie: La grandezza totale dell'esterno di una cosa. I tuoi polmoni hanno una superficie enorme perché sono fatti di centinaia di milioni di alveoli minuscoli.

Surfattante: Un liquido simile al sapone prodotto negli alveoli. Impedisce ai minuscoli sacchetti d'aria di chiudersi incollati, e alcune sue proteine aiutano a raggruppare i germi.

Polmonite: Un'infezione in fondo ai polmoni in cui alcuni alveoli si riempiono di liquido invece che d'aria, e questo rende più difficile respirare.

Stetoscopio: Uno strumento che i medici usano per ascoltare attraverso il petto i suoni dei polmoni e del cuore.