I muscoli della respirazione

I muscoli della respirazione
Ultima modifica 17.03.2020
INDICE
  1. Generalità
  2. Cosa sono
  3. Suddivisione
  4. Funzione
  5. Patologie

Generalità

I muscoli della respirazione sono i muscoli del corpo umano che prendono parte ai meccanismi di inspirazione ed espirazione dell'aria.

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Distribuiti a livello del tronco, i muscoli della respirazione si dividono in inspiratori ed espiratori.
Tra i principali muscoli della respirazione figurano il diaframma e gli intercostali esterni.

Cosa sono

Definizione di Muscoli della Respirazione

I muscoli della respirazione, o muscoli respiratori, sono i muscoli del corpo umano coinvolti nei meccanismi di inspirazione ed espirazione dell'aria.

I muscoli della respirazione si distribuiscono sul tronco, per lo più a livello toracico.
Resistenti alla fatica, i muscoli della respirazione appartengono alla categoria dei muscoli striati (o muscoli scheletrici o muscoli volontari); tuttavia, c'è una parte rilevante di essi per cui la contrazione è dettata non soltanto da un'attività nervosa volontaria (esattamente come tutti gli altri muscoli scheletrici), ma anche da un'attività nervosa involontaria (come i muscoli lisci).
Ciò non deve stupire: la contrazione involontaria dei muscoli della respirazione è correlata alla natura prevalentemente inconscia della respirazione; del resto, se così non fosse, l'essere umano dovrebbe impegnarsi continuamente nell'attivare i muscoli respiratori, come fa per esempio per i muscoli che gli permettono la locomozione o il sollevamento di oggetti pesanti.

La Respirazione: un breve ripasso

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La respirazione è il processo fisiologico, fondamentale per la vita, che permette all'organismo umano di prelevare dall'aria l'ossigeno necessario alla sopravvivenza di organi e tessuti, e, al tempo stesso, di smaltire l'anidride carbonica generata dall'attività cellulare (l'anidride carbonica è paragonabile a un prodotto di scarto).

Fenomeno per lo più inconscio, la respirazione consta di due momenti che si alternano ciclicamente: il momento inspiratorio (o inspirazione), attraverso cui l'organismo umano incamera l'aria atmosferica nei polmoni e preleva da questa l'ossigeno scambiandolo con l'anidride carbonica, e il momento espiratorio (o espirazione), mediante il quale l'organismo espelle dai polmoni l'aria atmosferica ormai povera di ossigeno ma ricca di anidride carbonica.

Anche ai fini della comprensione di questo articolo, è interessante segnalare che durante il momento inspiratorio si assiste a un aumento volumetrico della gabbia toracica (e conseguentemente della cavità toracica), mentre durante il momento espiratorio si assiste a una riduzione volumetrica della gabbia toracica (e della cavità toracica); l'aumento volumetrico della gabbia toracica accompagna l'espansione dei polmoni – i quali in questa fase si stano riempiendo d'aria – mentre la riduzione volumetrica della gabbia toracica asseconda il ridimensionamento dei polmoni – i quali, invece, in questo momento si stanno svuotando dell'aria incamerata.

Lo sapevi che…

L'alternanza continua tra inspirazione ed espirazione è detta anche ciclo respiratorio.

Suddivisione

I muscoli della respirazione si suddividono in due macro-categorie: i muscoli inspiratori e i muscoli espiratori; come suggeriscono i loro nomi, i muscoli inspiratori sono i muscoli respiratori coinvolti nell'inspirazione, mentre i muscoli espiratori sono i muscoli coinvolti nell'espirazione.

Sia per i muscoli inspiratori che per i muscoli espiratori è possibile una divisione ulteriore in principali e accessori (o ausiliari).

Muscoli Inspiratori ed Espiratori Principali

I muscoli inspiratori principali e i muscoli espiratori principali coincidono e sono il diaframma e gli intercostali esterni.

In veste di muscoli inspiratori principali, diaframma e intercostali esterni partecipano all'inspirazione dell'aria contraendosi con la loro contrazione; in veste invece di muscoli espiratori principali, contribuiscono all'espirazione dell'aria con il loro rilassamento.

I muscoli inspiratori ed espiratori principali hanno un ruolo primario nel processo di respirazione: essi, infatti, sono i muscoli respiratori protagonisti della respirazione inconscia, ossia la respirazione a riposo, autonoma, spontanea, quella che caratterizza ogni momento della vita di un individuo.
Come il lettore ricorderà, i muscoli preposti alla respirazione inconscia – che ora si è appreso essere diaframma e intercostali esterni – si contraddistinguono per essere muscoli striati controllati non soltanto da meccanismi nervosi volontari, ma anche da meccanismi nervosi involontari; il controllo involontario di questi muscoli è alla base della respirazione inconscia.

A occuparsi della respirazione inconscia e del controllo involontario di diaframma e muscoli intercostali esterni è il tronco encefalico, tramite il midollo allungato e il ponte di Varolio.

Diaframma

Il diaframma è un muscolo impari, cupoliforme e laminare.

Considerato il muscolo della respirazione più importante, esso risiede sul margine inferiore della gabbia toracica, segnando di fatto il confine tra la cavità toracica e la cavità addominale.
Per la posizione occupata, il diaframma rappresenta, allo stesso tempo, il pavimento della cavità toracica e il tetto della cavità addominale.

Come tutti i muscoli striati, anche il diaframma dispone di punti di ancoraggio sull'impalcatura scheletrica del corpo umano; in particolare, presenta inserzioni su: le vertebre lombari L1-L3, il processo xifoideo dello sterno, il margine interno di 6°, 7°, 8°, 9° e 10° paio di cartilagini costali e il margine interno delle ultime due paia di costole.

Entro i confini della sua superficie, il diaframma è fornito di 3 aperture (o iati), che servono a garantire il passaggio a organi, vasi sanguigni e/o strutture nervose; queste 3 aperture sono:

  • Lo iato cavale, attraverso cui transitano la vena cava e le branche terminali del nervo frenico;
  • Lo iato esofageo, attraverso cui scorrono l'esofago, il nervo vago e le diramazioni dell'arteria e della vena gastrica sinistra;
  • Lo iato aortico, attraverso cui passano l'aorta, il dotto toracico e la vena azygos.

Lo sapevi che…

Durante lo sviluppo embrionale dell'essere umano, il diaframma comincia a formarsi già a partire dalla terza settimana dopo il concepimento.

Intercostali Esterni

I muscoli intercostali esterni sono in tutto 11 paia.

Situati tra costola e costola, i muscoli intercostali esterni costituiscono la componente più superficiale dei muscoli intercostali.

Oltre ai muscoli intercostali esterni, i muscoli intercostali comprendono anche i muscoli intercostali interni, i quali risiedono immediatamente dietro gli intercostali esterni, e i muscoli intercostali intimi, i quali prendono posto posteriormente agli intercostali interni.

Ciascun muscolo intercostale esterno corrisponde a una fascia di tessuto muscolare che decorre dal bordo inferiore di una costola al bordo superiore della costola immediatamente sottostante.

Muscoli Inspiratori ed Espiratori Accessori (o Ausiliari)

Prendono il nome di muscoli inspiratori accessori e muscoli espiratori accessori tutti i muscoli del corpo umano al servizio della cosiddetta respirazione forzata; la respirazione forzata è la respirazione messa in atto quando c'è necessità di un maggiore apporto di ossigeno, come per esempio in occasione di uno sforzo fisico o di una condizione clinica che deprime le capacità respiratorie a riposo.

I muscoli inspiratori accessori e i muscoli espiratori accessori sono, quindi, dei muscoli che sostengono l'attività del diaframma e degli intercostali esterni, soltanto in caso di stretta necessità.

È importante precisare che molti dei muscoli inclusi tra gli inspiratori accessori e tra gli espiratori accessori hanno una propria funzione primaria, che esula dalla respirazione.  

I muscoli inspiratori ed espiratori accessori non partecipano alla respirazione inconscia.

Muscoli Inspiratori Accessori

Elementi anatomici pari, i muscoli inspiratori accessori potenziano la fase respiratoria di inspirazione dell'aria; quando sono chiamati in causa, la fase inspiratoria della respirazione prende il nome di inspirazione attiva.

Non c'è uniformità di giudizio nel classificare i muscoli inspiratori accessori; tuttavia, nella maggior parte dei casi, l'elenco relativo a questi muscoli della respirazione comprende:

È doveroso segnalare che in alcune descrizioni anatomiche dei muscoli inspiratori accessori figurano anche:

Muscoli Espiratori Accessori (o Ausiliari)

Elementi anatomici pari, i muscoli espiratori accessori potenziano la fase respiratoria di espirazione dell'aria; quando sono chiamati in causa, la fase espiratoria della respirazione prende il nome di espirazione attiva.

Non c'è uniformità di giudizio nel classificare i muscoli espiratori accessori; tuttavia, nella maggior parte dei casi, l'elenco relativo a questi muscoli della respirazione include:

Innervazione

N.B: questa sezione è dedicata all'innervazione dei muscoli della respirazione più rilevanti.

L'innervazione del diaframma spetta, principalmente, al nervo frenico e, in misura minore, alle ultime 6-7 paia di nervi intercostali.
L'innervazione dei muscoli intercostali esterni, interni e intimi spetta ai nervi intercostali da T1 a T11.
A innervare il muscolo sternocleidomastoideo è il nervo accessorio (XI nervo cranico)
Infine, l'innervazione dei muscoli scaleni è compito dei nervi spinali cervicali C4, C5 e C6.

Vascolarizzazione

N.B: questa sezione è dedicata alla vascolarizzazione dei muscoli della respirazione più rilevanti.

A rifornire di sangue ricco di ossigeno il diaframma sono l'arteria pericardio-frenica, le arterie freniche inferiori e l'arteria muscolo-frenica.
A garantire l'apporto di sangue ossigenato ai muscoli intercostali sono le arterie intercostali.
Ad approvvigionare di sangue ricco di ossigeno il muscolo sternocleidomastoideo sono l'arteria occipitale e l'arteria tiroidea superiore.
Infine, a rifornire di sangue ossigenato i muscoli scaleni è l'arteria cervicale ascendente.

Funzione

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N.B: per comprendere quanto segue è bene sapere cosa s'intende per inspirazione ed espirazione.

In linea generale, i muscoli della respirazione definiti come inspiratori concorrono ad aumentare il volume della cavità toracica, affinché i polmoni possano espandersi e incamerare più aria possibile; i muscoli della respirazione definiti come espiratori, invece, contribuiscono a ridurre il volume della cavità toracica, al fine di favorire l'espulsione dell'aria dai polmoni.

Si ricorda che esistono una respirazione a riposo (o inconscia), la quale chiama in causa unicamente i muscoli diaframma e intercostali esterni, e una respirazione forzata, la quale richiede l'intervento di altri muscoli in aggiunta a quelli per la respirazione a riposo.

Quando il volume della cavità toracica aumenta, la pressione al suo interno diminuisce e diviene più bassa di quella esterna; questa situazione favorisce l'ingresso dell'aria dall'esterno.

Quando invece il volume della cavità toracica diminuisce, la pressione al suo interno cresce e diviene più alta di quella esterna; questa situazione, diversamente dalla precedente, favorisce l'emissione dell'aria presente a livello polmonare.

Come agiscono i Muscoli Inspiratori ed Espiratori Principali

Durante l'inspirazione, il diaframma e i muscoli intercostali esterni agiscono di contrazione; quando si contraggono,

  • Il diaframma si sposta verso il basso, determinando una compressione degli organi addominali ed elevando le costole inferiori della gabbia toracica;
  • I muscoli intercostali esterni elevano ogni costola e lo sterno.

Il risultato finale è l'aumento volumetrico della cavità toracica e una condizione pressoria all'interno dei polmoni che tende a favorire l'ingresso dell'aria dall'esterno.

Durante l'espirazione, invece, il diaframma e i muscoli intercostali esterni si limitano al rilassamento; quando si rilassano,

  • Il diaframma ritorna nella sua posizione originaria (quella precedente alla contrazione), determinando la risalita degli organi addominali e l'abbassamento delle costole inferiori;
  • I muscoli intercostali esterni abbassano ogni singolo costola e lo sterno, riportandoli dov'erano prima dell'inspirazione.

Il risultato finale è la riduzione volumetrica della cavità toracica e una condizione pressoria all'interno dei polmoni che tende a favorire l'espulsione dell'aria verso l'esterno.

È interessante far notare che, durante la respirazione a riposo (inconscia), il processo di espirazione dell'aria è un fenomeno passivo: si basa, infatti, unicamente sul semplice rilassamento del diaframma e dei muscoli intercostali esterni.

Come agiscono i Muscoli Inspiratori Accessori

I muscoli inspiratori accessori agiscono di contrazione; la loro contrazione induce il sollevamento delle costole e, in alcuni casi, dello sterno.
Il tutto si traduce in un'ulteriore espansione volumetrica della cavità toracica e in un maggior ingresso di aria nei polmoni.

Ecco nello specifico l'azione di alcuni muscoli inspiratori accessori:

  • Il muscolo sternocleidomastoideo eleva lo sterno;
  • I muscoli scaleno anteriore, scaleno medio e scaleno posteriore  elevano le costole superiori;
  • I muscoli grande pettorale e piccolo pettorale "tira" le costole verso l'esterno;
  • Il muscolo dentato (o serrato) anteriore,eleva le costole quando le scapole sono fisse;
  • Il muscolo latissimus dorsi eleva le costole inferiori.

Si ricorda che…

La respirazione forzata è la respirazione messa in atto quando c'è necessità di un maggiore apporto di ossigeno, come per esempio in occasione di uno sforzo fisico o di una condizione clinica che deprime le capacità respiratorie a riposo.

Come agiscono i Muscoli Espiratori Accessori

I muscoli espiratori accessori agiscono di contrazione; la contrazione di alcuni di essi induce l'abbassamento delle costole, mentre la contrazione di altri determina una spinta degli organi addominali verso la cavità toracica.
Il tutto si traduce in una riduzione volumetrica della cavità toracica maggiore di quella indotta dal semplicemente rilassamento di diaframma e intercostali esterni, e in una fase di espirazione dell'aria più forte rispetto al normale.

Ecco nello specifico l'azione di alcuni muscoli inspiratori accessori:

  • I muscoli intercostali interni e i muscoli intercostali intimi abbassano le costole.
  • Il muscolo retto addominale, il muscolo trasverso dell'addome, il muscolo obliquo esterno e il muscolo obliquo interno comprimono gli organi addominali, di modo che quest'ultimi vado a spingere verso l'alto il diaframma.

Patologie

Varie condizioni di salute possono influenzare l'attività dei muscoli della respirazione; tra queste si segnalano in particolare la paralisi diaframmatica e la distrofia muscolare di Duchenne.

Paralisi Diaframmatica

La paralisi diaframmatica, o paralisi del diaframma, è la condizione clinica che scaturisce da un danno a carico del nervo frenico (ossia il nervo deputato a controllare l'attività del diaframma).
La paralisi diaframmatica provoca il movimento paradosso del diaframma, ossia quest'ultimo si eleva durante l'inspirazione, mentre si abbassa durante l'espirazione (normalmente avviene il contrario).
La paralisi del diaframma può manifestarsi con dispnea da sforzo, scarsa tolleranza all'esercizio fisico, ortopnea e stanchezza ricorrente.
A causare la paralisi diaframmatica può essere un trauma diretto al nervo frenico (occorso per esempio durante un intervento chirurgico), la compressione del nervo frenico (dovuta per esempio a un tumore), una miopatia (es: miastenia gravis) o una neuropatia (es: neuropatia da diabete).

Distrofia Muscolare di Duchenne

La distrofia muscolare di Duchenne (o DMD) è una malattia genetica ereditaria, collegata al cromosoma X, che colpisce più spesso gli individui di sesso maschile.
Patologia dall'esito infausto, la distrofia muscolare di Duchenne si caratterizza per la mancata produzione di livelli adeguati di distrofina, una proteina fondamentale per il corretto funzionamento dei muscoli scheletrici (o volontari).
La distrofia muscolare di Duchenne comporta l'indebolimento e l'atrofia dei muscoli volontari.
I primi muscoli a essere coinvolti sono quelli degli arti; successivamente, risentono della malattia anche gli altri muscoli scheletrici, compresi i muscoli della respirazione e il miocardio.
Inizialmente, il paziente affetto da distrofia muscolare di Duchenne presenta problemi di locomozione (non riesce a camminare, a correre ecc.); quindi, nel giro di 10-20 anni, quando la patologia si diffonde anche al miocardio e ai muscoli della respirazione, il malato sviluppa problemi cardiaci e respiratori, che si riveleranno poi essere la causa di morte.

Autore

Antonio Griguolo
Laureato in Scienze Biomolecolari e Cellulari, ha conseguito un Master specialistico in Giornalismo e Comunicazione istituzionale della scienza