Fisiologia do Trato Respiratório

Universidade Federal de Ouro Preto
Instituto de Ciências Exatas e Biológicas – ICEB
Departamento de Ciências Biológicas – DECBI
Fisiologia II (CBI-198)
Fisiologia do Trato
Respiratório
Profª: Franciny Paiva
Função do Trato Respiratório
•
Função: prover O2 aos tecidos e remover C O2
- ventilação pulmonar;
- difusão de O2 e C O2 entre os alvéolos e o
sangue;
- transporte de O2 e C O2 no sangue e nos
líquidos corporais;
- regulação da ventilação.
Organização do Trato Respiratório
•
Vias aéreas superiores:
- “preparar” o ar inspirado (temperatura e
umidade), filtrar, capturar e eliminar partículas
de 10 um.
- nariz, laringe (epiglote e as cordas vocais).
•
Vias aéreas inferiores:
- traqueia, brônquios, bronquíolos, alvéolos.
Organização do Trato Respiratório
•
Unidade Fisiológica básica do pulmão:
- bronquíolos respiratórios, dutos alveolares e alvéolos.
Surfactante
•
Alvéolos: 300.000 (adultos).
- 3 tipos de células – tipo II sintetiza o surfactante.
- Fosfolipídios, lipídeos neutros, ácidos graxos e proteínas.
- menor trabalho respiratório (redução nas forças de tensão superficial).
- evita o colapso e aderência dos alvéolos na expiração (propriedades anti-adesivas).
- estabiliza os alvéolos.
Síndrome respiratória do recém-nascido
Músculos Respiratórios
•
Respiração: automática, rítmica e centralmente regulada, com controle voluntario.
• Principal músculo da respiração –
diafragma.
- Movimentos de descida e subida
do diafragma (respiração tranquila
normal).
Inspiração  contração
diafragmática força o conteúdo
abdominal para baixo e para frente.
Borda das costelas são elevadas
e movidas para fora.
Músculos Respiratórios
Expiração é passiva durante a
respiração basal. Torna-se ativa
durante o exercício e a
hiperventilação.
Expiração  diafragma relaxa e,
a retração elástica dos pulmões,
da parede torácica e das estruturas
abdominais, comprime os
pulmões e expele o ar.
Mecânica da Respiração – Volumes
Pulmonares
• Volume pulmonar possui papel importante na troca gasosa e no trabalho
respiratório. Medida por espirometria ou pletismografia.
Mecânica da Respiração – Volumes
Pulmonares
VR/CPT
•
•
•
•
•
Capacidade Vital (CV): vol. total de ar expirado, capaz de ser movimentado.
Volume residual: permanece nos pulmões após expiração máxima.
Capacidade Pulmonar Total (CPT): vol. total de ar nos pulmões.
Capacidade Residual funcional (CRF): ar que permanece nos pulmões após expiração
basal.
Volume de Reserva Inspiratório (VRI); Volume de Reserva Expiratório (VRE); Capacidade
Inspiratória (CI); Volume Corrente (Vc); Capacidade Vital Forçada (CVF).
Mecânica da Respiração – Complacência
Pulmonar
• Complacência pulmonar corresponde a medida das propriedades elásticas do
pulmão e reflete a distensibilidade pulmonar.
C=ΔV/ΔP  0,2l/cmH2O
- Afetada por diferentes pneumopatias.
Mecânica da Respiração – Interações
Pulmão-Parede Torácica
• Pulmão e parede torácica movimentam-se em conjunto.
- Pressão Pleural: pressão do liquido no
estreito espaço entre a pleura visceral e
a pleura parietal.
- Pressão Alveolar: pressão do ar dentro
dos alvéolos pulmonares.
- Pressão Transpulmonar: diferença
entre a pressão alveolar e a pressão
pleural.
PL= PA-Ppl
Mecânica da Respiração – Interações
Pulmão-Parede Torácica
• Pulmão encontra-se no vol. de repouso ao
final
da
expiração
(capacidade
respiratória funcional);
• Pressão pleural negativa – retração
elástica pulmonar;
• Pressão alveolar zero – não tem fluxo
gasoso.
Fluxo Aéreo nas Vias Respiratórias
•
Ar movimenta-se quando existe diferença de pressão.
•
Resistência aumenta 16x se o raio do tubo for reduzido a metade.
•
Comprimento do tubo aumentar 2x a resistência aumentara 2x.
•
Raio é diretamente proporcional a viscosidade do fluido.
•
Resistência de fluxo de ar nas vias respiratórias (RVA) varia: vias
aéreas de grande calibre (>2mm diâmetro); médio calibre
(~2mm); pequeno calibre (<2mm, bronquíolos).
80%  15%  5%
•
Muco, edema e contração do músculo liso brônquico.
R - resistência ao fluxo
V - velocidade do fluxo
P - pressão motriz
r - raio do tubo
η -viscosidade do fluido
l - comprimento do tubo
Sistema Circulatório Pulmonar
•
Dois
suprimentos
diferentes:
sanguíneos
- Circulação pulmonar – traz o sangue
desoxigenado do ventrículo direito para
as unidades de trocas de gases.
- Circulação bronquial – vem da aorta
(nutri o parênquima pulmonar)
Controle Neural do Trato
Respiratório
•
Pulmão é inervado pelo sistema nervoso autônomo, sob controle do SNC.
•
SN Parassimpático: constrição das vias aéreas, dilatação dos vasos
sanguíneos e aumento da secreção glandular;
•
SN Simpático: relaxamento das vias aéreas, constrição dos vasos sanguíneos
e inibição da secreção glandular.
GD Trato Respiratório
1. Quais estruturas compõem o sistema respiratório?
2. Qual local é produzido o surfactante e quais suas funções?
3. Explique como se dá a participação dos principais músculos respiratórios durante a
inspiração e expiração.
4. Defina capacidade pulmonar total, capacidade vital, volume residual, capacidade residual
funcional e volume corrente.
5. O que é complacência pulmonar e por que ela está alterada em indivíduos com enfisema ou
fibrose.
6. Descreva sobre a pressão pleural e a pressão alveolar durante a inspiração e expiração.
7. Sabendo que há uma relação inversamente proporcional entre resistência ao fluxo (R) e raio
do tubo (r), explique por que essa relação não ocorre nas vias aéreas inferiores.
Ventilação e Perfusão
•
Relação V/Q  Maior determinante da troca de gás normal
•
Ventilação:
Processo pelo qual os gases novos se movem para dentro e para fora dos
pulmões.
•
VE=f x Vc
•
Perfusão:
Processo pelo qual o sangue desoxigenado passa através do pulmão e torna-se
reoxigenado.
Ventilação Alveolar
•
Ventilação alveolar: começa com o ar ambiente – mistura de gases (N2, O2, CO2, argônio e outros).
 Importantes leis gasosas aplicadas ao ar ambiente
- A soma das frações de cada gás e igual a 1,0:
1,0 = FN2 + FO2 + Fargônio e outros gases
- A soma das pressões parciais ou as tensões de um gás deve se igualar à pressão total
dos gases:
Pb = PN2 + PO2 + Pargônio e outros gases
760 mmHg = PN2 + PO2 + Pargônio e outros gases
•
A pressão parcial de um gás é igual a fração do gás na mistura gasosa vezes a pressão
(barométrica) ambiente ou total.
Ventilação Alveolar
•
Composição ar alveolar é # do ar atmosférico.
Perfusão
•
Sangue desoxigenado provem do coração.
•
Sistema circulatório de baixa pressão e resistência: Artérias paredes finas, pouco
músculo liso, complacentes.
Relação V/Q
•
Ventilação alveolar ~ 4,0l/min
•
Fluxo sanguíneo pulmonar ~ 5,0l/min
•
Relação não equilibrada  transferência de O2 e CO2 comprometida.
•
Hipoxemia arterial (PO2 arterial < 80 mmHg).
•
Hipercapnia (PCO2 arterial > 40 ± 2 mmHg).
•
Hipocapnia (PCO2 < 35 mmHg).
Transporte de O2 e CO2
•
Difusão  principal mecanismo do movimento de gases ao longo do trato
respiratório.
V gás = difusão de um gás
A – superfície da área do tecido
D - constante de difusão do gás
(P1-P2) - diferença da pressão parcial do gás
T - espessura do tecido
Transporte de O2
Alveolo-capilar
•
HbO2 (oxi-hemoglobina) e dissolvido no plasma.
•
Ligação O2-Hb reversível  liberar o O2 do sangue para os tecidos.
Transporte de O2
Alveolo-capilar.
•
O numero de moléculas de O2 ligadas a Hb depende da pressão parcial de O2 no sangue.
Transporte de O2
Capilar-tecidos.
Transporte de CO2
•
CO2  papel critico na manutenção da homeostase fisiológica.
- Regula a concentração do ion H+.
- Importante estimulo químico dos quimiorreceptores.
Tecido-sangue.
Transporte de CO2
Tecido-sangue.
•
Transportado na forma de bicarbonato, CO2 dissolvido e complexos proteicos de
tipo carbamino.
Transporte de CO2
Capilar –alvéolo.
Controle da Respiração
•
Automaticidade e automodulação (voluntaria).
•
Quatro grandes sítios de controle respiratório:
1. centro de controle respiratório
2. quimiorreceptores centrais
3. quimiorreceptores periféricos
4. mecanorreceptores pulmonares
Controle da Respiração
•
Automaticidade e automodulação (voluntaria).
GD Trato Respiratório
1. Defina ventilação e perfusão.
2. Por que uma relação ventilação/perfusão alterada pode causar hipoxemia, hipercapnia e
hipocapnia?
3. Quais são as variáveis que alteram a difusão de um gás (Vgás) através do trato respiratório?
4. Calcule a pressão parcial, no ar atmosférico e na traqueia, dos gases O2, CO2 e N2.
5. Explique o transporte alvéolos  capilares  tecidos do oxigênio.
6. Explique o transporte tecidos  capilares  alvéolos do dióxido de carbono. Por que é
importante manter uma PCO2 com pequena variação?
7. Explique a diferença entre a curva de dissociação do O2 e CO2. Quais os principais fatores
que alteram a curva de dissociação do O2?
8. Discorra sobre os sítios de controle respiratório.