ANAT I - Sistema Respiratório
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SISTEMA RESPIRATÓRIO SUMÁRIO I - ANATOMIA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO 1 – Cavidade nasal 2 – Faringe: nasofaringe, orofaringe e laringofaringe 3 – Laringe. As principais cartilagens. Pregas vestibulares e vocais. Glote 4 – Traqueia e Brônquios 5 – Bronquíolos. Bronquíolos terminais. Bronquíolos respiratórios. Canais alveolares . Alvéolos 6 – Lobo pulmonar. Segmento broncopulmonar. Lóbulo pulmonar. Unidade respiratória 7 – Pulmões • Forma e localização • Pleura visceral, pleura parietal e cavidade pleural II - FISIOLOGIA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO 1 – Ventilação pulmonar • Inspiração. Expansão pulmonar. Aumento da dimensão vertical da cavidade torácica promovido pelo diafragma. Aumento da dimensão ântero-posterior da cavidade torácica na inspiração forçada • Expiração normal. Processo passivo. Retracção pulmonar 2 – Difusão de gases através da membrana respiratória Unidade respiratória Membrana respiratória Velocidade de difusão de gases. A diferença de pressão de um gás. 3 – Transporte de oxigénio e dióxido de carbono entre sangue e tecidos 4 – A regulação da respiração Bibliografia: 1 Junqueira LC, Carneiro J. Histologia Básica. 9ª Edição. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan; 1999. 2 Williams PL, Warwick R. Gray’s Anatomy. 38th Edition. Edinburgh: Churchill Livingstone; 1995. 3 Berne RM, Levy MN. Physiology. 4th Edition. St Louis: Mosby;1998 4 Guyton AC, Hall JE. Textbook of Medical Physiology. 10th Edition. Philadelphia: WB Saunders Company; 2000. ANATOMIA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO INTRODUÇÃO A troca de gases respiratórios é um processo básico e essencial para a manutenção da vida. Em seres vivos de pequenas dimensões como os protozoários, oxigénio e dióxido de carbono difundem-se facilmente através da superfície do organismo. Em metazoários, devido ao seu maior volume de massa é necessário que haja áreas específicas onde ocorrem as trocas gasosas e um sistema circulatório que transporte o oxigénio para os tecidos e retire o dióxido de carbono dos tecidos. No ser humano a troca de gases é da responsabilidade do sistema respiratório, que compreende os pulmões e um sistema de tubos que permitem a comunicação entre o parênquima pulmonar e o meio exterior. É costume distinguir no aparelho respiratório duas porções contínuas entre si: a porção condutora que compreende: fossas nasais, faringe, laringe, traqueia, brônquios e bronquíolos e a porção respiratória representada pelas porções terminais da árvore brônquica e que contém os alvéolos onde se efectuam as trocas gasosas. CAVIDADE NASAL A cavidade nasal está dividida em metade direita e metade esquerda pelo septo nasal. As duas metades da cavidade nasal, as fossas nasais abrem-se na face através das narinas e comunicam atrás, com a nasofaringe, pelas aberturas nasais posteriores ou coanas. A cavidade nasal divide-se em três regiões: o vestíbulo, limitado ao interior das narinas, estando revestido por pele, a região olfactiva correspondendo às porções superiores das paredes lateral e medial e ao tecto de cada metade da cavidade nasal, a região respiratória compreende a restante cavidade nasal. Cada metade da cavidade nasal é descrita como tendo: soalho, tecto, parede medial e parede lateral. A parede lateral é marcada por três elevações, os cornetos ou conchas nasais superior, médio e inferior. Abaixo de cada corneto nasal há um canal de passagem designado meato, sendo assim há três meatos: superior, médio e inferior. A membrana mucosa nasal reveste internamente a cavidade nasal e o seu epitélio difere consoante o local considerado. Na região olfactiva é encontrado um epitélio sensitivo, responsável pelo olfacto. Na região respiratória encontra-se um epitélio colunar pseudo-estratificado e ciliado. É constituído por células cilíndricas com inúmeros cílios na face apical, cujos movimentos deslocam as secreções em direcção ao exterior das vias respiratórias. Paralelamente há inúmeras células caliciformes produtoras de muco. Este epitélio é característico da porção condutora do sistema respiratório e, por isso, designado epitélio respiratório. Tem função de defesa permitindo a adesão de partículas estranhas ao muco que tem consistência adesiva e a sua remoção pelo movimento ciliar. O tecido conjuntivo subjacente ao epitélio contém inúmeras glândulas mucosas, cujos canais se abrem na cavidade nasal, mantendo-a húmida. FARINGE É uma estrutura tubular musculomembranosa, colocada atrás das cavidades nasais, boca e laringe. É um tubo de passagem comum aos sistemas digestivo e respiratóro. Em cima, a faringe está limitada pelo corpo do osso esfenóide e porção basilar do osso occipital e em baixo continua como esófago. Atrás está encostada á porção cervical da coluna vertebral. À frente abre-se na cavidade nasal, boca e laringe, sua parede anterior está incompleta. Sendo assim, podem considerar-se três partes na faringe: A parte nasal ou nasofaringe, está colocada atrás da cavidade nasal e acima do palato mole. Entre a margem livre do palato mole e a parede posterior da faringe, a nasofaringe comunica com a orofaringe pelo istmo ou orifício faríngeo. De cada lado, nas paredes laterais da nasofaringe, estão as aberturas faríngeas das trompas auditivas, fazendo a comunicação entre as cavidades timpânicas e a nasofaringe. No tecto encontra-se a amígdala faríngea. A parte oral ou orofaringe, está colocada atrás da cavidade oral, entre o palato mole até ao bordo superior da epiglote. Abre-se anteriormente na boca, através do orifício orofaríngeo. Nas suas paredes laterais estão as amígdalas palatinas, colocadas uma de cada lado e constituindo colecções de tecido linfóide com a mesma organização dos nódulos linfáticos. A porção laríngea da faringe ou laringofaringe, coloca-se desde o bordo superior da epiglote ao bordo inferior da cartilagem cricóide, local onde tem início o esófago. Na sua parede anterior está a abertura superior da laringe. Estruturalmente a faringe é constituída por três camadas: a membrana mucosa é a camada mais interna, apresenta um epitélio colunar pseudo-estratificado e ciliado ao nível da nasofaringe, mas nas outras partes da faringe o epitélio é pavimentoso estratificado. A camada intermédia é fibrosa reforçada posteriormente por uma forte banda fibrosa, inserida em cima no tubérculo faríngeo da face inferior da porção basilar do osso occipital, esta estrutura fibrosa constitui a rafe faríngea, no plano mediano da parede posterior da faringe. A camada muscular é a mais externa e é constituída por três músculos, os constritores superior, médio e inferior da faringe. Posteriormente os músculos unem-se aos do lado oposto inserindo-se na rafe faríngea. LARINGE Para além de constituir uma passagem de ar, a laringe é também o órgão de fonação (emissão de som), estendendo-se da raiz da língua até à traqueia. Acumula também função de esfíncter durante a deglutição, impedindo que os alimentos entrem na traqueia. Projecta-se anteriormente entre os grandes vasos do pescoço e está coberta pela pele, fáscias e músculos depressores do osso hióide. Em cima abre-se na laringofaringe, formando a sua parede anterior e em baixo continua como traqueia. A laringe é uma estrutura tubular revestida internamente com uma membrana mucosa. Estruturalmente, a laringe é formada por nove peças cartilagíneas unidas entre si por ligamentos fibrosos e músculos: - cartilagem tiróide ( ímpar ) - cartilagem cricóide ( ímpar ) - epiglote ( ímpar ) - cartilagem aritenóide ( par ) - cartilagem cuneiforme ( par ) - cartilagem corniculada ( par ) 1 – CARTILAGENS DA LARINGE 1.1 – Cartilagem tiróide É a maior cartilagem da laringe, sendo constituída por duas lâminas unidas anteriormente no plano mediano e formando a designada proeminência laríngea. Em cima as duas lâminas estão separadas pela incisura tiroideia. Posteriormente as duas lâminas divergem e os bordos posteriores de cada uma prolongam-se formando duas apófises: os cornos superior e inferior da laringe. Na face interna desta cartilagem, na zona de fusão das duas lâminas, insere-se o ligamento tiro-epiglótico, responsável pela inserção da epiglote. 1.2 – Cartilagem cricóide Tem forma de anel, constituída por uma lâmina quadrilátera posterior e um arco anterior mais estreito. O seu bordo inferior está ligado ao primeiro anel cartilagíneo da traqueia por um ligamento fibroso. Esta cartilagem forma a porção inferior das paredes anterior e laterais da laringe e a quase totalidade da sua parede posterior. 1.3 – Epiglote É uma lamela cartilagínea em forma de folha que se projecta para cima atrás da língua e à frente da entrada para a laringe. A extremidade livre é larga e arredondada e a porção inserida é estreita e fina, ligada pelo ligamento tiro-epiglótico, ao ângulo formado pelas duas lâminas da cartilagem tiróide. A parte superior da face anterior é livre e coberta com membrana mucosa reflectida na porção faríngea da língua para formar o ligamento glosso-epiglótico mediano e nas paredes laterais da faringe, para formar de cada lado o ligamento glosso-epiglótico lateral. 2 – A CAVIDADE DA LARINGE Estende-se da entrada da laringe pela qual se comunica com a faringe, até ao nível do bordo inferior da cartilagem cricóide, cujo bordo inferior é o limite entre laringe e traqueia. Esta cavidade está dividida em três partes por dois pares de pregas: as pregas superiores são designadas pregas vestibulares, as pregas inferiores são as pregas vocais ou cordas vocais. As cordas vocais são responsáveis pela fonação e a fenda ou espaço elas designa-se glote. A entrada da laringe está dirigida para trás e para cima, pois a parede anterior da laringe é mais longa do que a parede posterior. Está limitada anteriormente pela margem superior da epiglote e posteriormente pela membrana mucosa que une as duas cartilagens aritenóides entre si e cada cartilagem aritenóide com a margem lateral da epiglote. O vestíbulo da laringe é a porção entre a entrada da laringe e as duas pregas vestibulares. A porção média da laringe é a mais pequena e situa-se entre as pregas vestibulares e as pregas vocais. A porção inferior da laringe estende-se desde as cordas vocais ao bordo inferior da cartilagem cricóide. As pregas são saliências da membrana mucosa em direcção ao lúmen. Cada prega vestibular engloba uma banda de tecido fibroso designado ligamento vestibular e cada na prega vocal engloba uma banda de tecido elástico designada ligamento vocal e lateralmente a este ligamento uma banda muscular, designada músculo vocal. A membrana mucosa que reveste internamente a laringe apresenta um epitélio que não é uniforme. Na epiglote e pregas vocais, onde há maior atrito, o epitélio é pavimentoso estratificado. Nas outras partes da laringe encontra-se um epitélio respiratório, colunar pseudo-estratificado e ciliado com inúmeras células caliciformes. Externamente inserem-se inúmeros músculos nas cartilagens da laringe. TRAQUEIA A traqueia é um tubo cartilagíneo e membranoso que tem continuidade para baixo desde a extremidade inferior da laringe ramificando-se para formar a árvore brônquica. Está colocada no plano mediano, separada da coluna vertebral pelo esófago. A traqueia é formada por uma série de peças cartilagíneas em forma de C, cujas extremidades livres estão voltadas para trás. A região dorsal voltada para o esófago e que não é ocupada por cartilagem, apresenta feixes de fibras musculares lisas, colocadas transversalmente entre os topos livres de cada peça cartilagínea. As peças cartilagíneas constituem a camada mais externa da traqueia. Internamente a traqueia está revestida por uma membrana mucosa cujo epitélio é epitélio respiratório, isto é, um epitélio colunar pseudo-estratificado e ciliado. O tecido conjuntivo subjacente tem inúmeras glândulas secretoras cujos canais abrem no interior da traqueia. A secreção produzida pelas células caliciformes e por estas glândulas forma um tubo de muco que é empurrado em direcção à faringe pelo batimento dos cílios, constituindo uma barreira contra as partículas estranhas que entram com o ar inspirado. Além desta barreira mucosa, as vias aéreas apresentam nódulos linfáticos no tecido conjuntivo subjacente, constituindo uma barreira linfocitária contra agentes invasores. ÁRVORE BRÔNQUICA A traqueia ramifica-se originando dois brônquios principais (um para cada pulmão) que após curto trajecto penetram nos pulmões através do hilo. O brônquio principal direito ramifica-se dando origem a três brônquios lobares: o superior, o médio e o inferior. O brônquio principal esquerdo divide-se em dois brônquios lobares: o superior e o inferior. Os brônquios lobares dividem-se em brônquios de menor calibre, designados brônquios segmentares. Cada brônquio segmentar dirige-se a uma porção funcionalmente independente de tecido pulmonar designado segmento broncopulmonar. Os segmentos broncopulmonares estão perfeitamente separados uns dos outros por septos de tecido conjuntivo. Dentro do respectivo segmento broncopulmonar, o brônquio segmentar ramifica-se várias vezes, sendo as últimas ramificações designadas bronquíolos. Cada bronquíolo penetra num lóbulo pulmonar, uma porção de tecido pulmonar com forma piramidal cujo ápice está voltado para o hilo do pulmão e cuja base está dirigida para a superfície do pulmão. Após penetrar no lóbulo pulmonar ramificase em vários bronquíolos terminais. Cada bronquíolo terminal origina um ou mais bronquíolos respiratórios que marcam a transição entre a porção condutora e a porção respiratória do sistema respiratório. A porção respiratória compreende os canais alveolares, sacos alveolares e alvéolos. Cada bronquíolo respiratório divide-se em vários canais alveolares que são tubos de paredes muito finas que terminam nos alvéolos. Um bronquíolo respiratório e o conjunto de canais alveolares e alvéolos que dele se originam constitui uma unidade respiratória. Nos brônquios de maior calibre a estrutura é idêntica à encontrada na traqueia. À medida que se caminha para a porção respiratória, observa-se uma perda gradual das peças cartilagíneas e uma diminuição da altura do epitélio. No entanto, o bronquíolo apresenta uma espessa camada de fibras musculares colocadas em espiral ao longo da parede e que, pela sua contracção, poderão causar redução do lúmen. Constituição histológica dos brônquios Nos ramos maiores a mucosa é idêntica à encontrada na traqueia. O epitélio é colunar pseudo-estratificado e ciliado e o tecido conjuntivo subjacente é rico em fibras elásticas e apresenta nódulos linfáticos. Nos brônquios de menor calibre, o epitélio passa a ser colunar simples e ciliado. Nos brônquios extra-pulmonares a estrutura das peças cartilagíneas é idêntica à das peças encontradas na traqueia, à medida que os brônquios se ramificam as peças cartilagíneas tornam-se mais simples e menos frequentes. Entre a mucosa brônquica (internamente) e os anéis cartilagíneos (externamente) há uma camada de tecido muscular liso, formada por feixes musculares dispostos em espiral e que circundam completamente o brônquio. Externamente à camada muscular há tecido conjuntivo com inúmeras glândulas cujos canais se abrem no interior dos brônquios. Bronquíolos lobulares, terminais e respiratórios São os segmentos intralobulares da árvore brônquica, tendo diâmetro de um milímetro ou menos. Não apresentam cartilagem, nem glândulas nem nódulos linfáticos. Externamente à membrana mucosa, há uma camada muscular lisa, sendo esta camada mais desenvolvida do que a encontrada nos brônquios. Nos bronquíolos lobulares, o epitélio, nas porções iniciais é cilíndrico simples e ciliado, passando a cúbico simples, ciliado ou não, nos bronquíolos mais distais. O tecido conjuntivo subjacente é rico em fibras elásticas. Os bronquíolos terminais têm estrutura idêntica à dos bronquíolos lobulares, mas as suas paredes são mais delgadas. Estão revestidos por um epitélio cúbico simples ciliado ou não ciliado. Os bronquíolos respiratórios são revestidos por um epitélio cúbico simples ciliado ou não ciliado, apresentando um conjuntivo rico em fibras elásticas e externamente uma camada muscular, no entanto, mais delgada do que a encontrada no bronquíolo terminal. Os bronquíolos respiratórios são em tudo idênticos aos terminais, mas as suas paredes apresentam alvéolos que são expansões saculiformes da parede do bronquíolo e revestidas por um epitélio simples pavimentoso que permite as trocas gasosas. Canais alveolares Os canais alveolares Iniciam a porção respiratória do sistema respiratório e são formados por tubos longos e tortuosos resultantes da ramificação dos bronquíolos respiratórios. O epitélio de revestimento é cúbico simples, com células muito baixas. Nas paredes dos canais aparecem inúmeros sacos alveolares e alvéolos, cujas aberturas são circundadas por fibras musculares lisas. Alvéolos O canal alveolar termina num alvéolo simples ou em sacos alveolares constituídos por diversos alvéolos. Cada alvéolo é uma estrutura em forma de saco com 0,2 milímetros de diâmetro, em média. Os alvéolos pulmonares constituem a última porção da árvore brônquica e são responsáveis pela estrutura esponjosa do parênquima pulmonar. São pequenas bolsas abertas num dos lados, cujas paredes são constituídas por uma fina camada epitelial, o epitélio alveolar constituído por células designadas pneumócitos. Este epitélio é simples e pavimentoso, perifericamente suportado por uma fina lâmina de tecido conjuntivo e internamente revestido por uma película de fluido e surfactante. OS PULMÕES Os pulmões são órgãos essenciais da respiração, estão situados um de cada lado no interior da cavidade torácica e separados um do outro pelo coração. Cada pulmão tem forma cónica, podendo descrever-se: um ápice arredondado que se destaca para cima da abertura superior da cavidade torácica, uma base com forma semilunar que pousa sobre a superfície convexa do diafragma, uma face costal convexa que se adapta à forma da cavidade torácica e uma face medial que exibe uma concavidade que acomoda o coração, esta concavidade designada impressão cardíaca é mais marcada no pulmão esquerdo Cada pulmão está revestido por uma dupla camada serosa, com a forma dum saco invaginado designado pleura, uma dupla camada serosa constituída por dois folhetos. O folheto mais interno cobre a superfície pulmonar e reveste as suas fissuras constitui a pleura visceral ou pulmonar. O outro folheto é mais externo, designa-se pleura parietal e forra as faces internas das paredes da metade correspondente da cavidade torácica e forra a superfície superior do diafragma. Em indivíduos saudáveis, os dois folhetos estão em íntimo contacto. O espaço virtual entre eles designa-se cavidade pleural, contendo uma película fina de líquido que age como lubrificante. Entre as faces mediais dos sacos pleurais direito e esquerdo fica delimitada uma região topográfica designada mediastino, ocupada pelo coração, grandes vasos e estruturas que fazem parte dos sistemas respiratório e digestivo. Os pulmões estão divididos em lobos separados por fissuras. O pulmão direito é formado por três lobos e o esquerdo é formado apenas por dois lobos. Cada lobo está dividido em segmentos broncopulmonares perfeitamente separados entre si por feixes de tecido conjuntivo. Cada segmento broncopulmonar é formado por vários lóbulos tenuemente separados por tecido conjuntivo. Saliente-se que o tecido conjuntivo dos pulmões é extremamente rico em fibras elásticas. A raiz do pulmão liga a sua face medial ao coração e à traqueia e é formada por estruturas que entram ou emergem do pulmão através de uma concavidade designada hilo, situada na face medial do pulmão. As principais estruturas que formam a raiz do pulmão são: o brônquio principal, a artéria pulmonar, as veias pulmonares (duas), plexo nervoso pulmonar, vasos linfáticos broncopulmonares, artérias e veias brônquicas FISIOLOGIA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO INTRODUÇÃO Respiração engloba todo o processo que tem como finalidade a oxidação controlada de substâncias para a obtenção de energia, vital para a sobrevivência dos organismos. Este processo requer fornecimento de oxigénio às células, em contrapartida, o dióxido de carbono produzido necessita de ser eliminado. Os movimentos respiratórios constituem um mecanismo automático, rítmico e centralmente controlado, que faz parte do processo da respiração e fundamental nas trocas gasosas. Os metazoários, incluindo os seres humanos, precisam de dois sistemas para este processo: sistema circulatório que é transportador e o sistema respiratório que efectua as trocas gasosas. A ressuscitação cardiopulmonar inclui a estimulação dos movimentos respiratórios e da circulação sanguínea. 1 – Ventilação Pulmonar A ventilação, entrada e saída de ar nos pulmões faz-se pela expansão e retracção do parênquima pulmonar. A entrada de ar nos alvéolos pulmonares corresponde à inspiração, fase activa dos movimentos respiratórios, A saída de ar dos pulmões corresponde à expiração. Para que ocorra inspiração é necessário uma prévia expansão do parênquima pulmonar e para que ocorra a expiração é necessário que ocorra previamente a retracção pulmonar . 1.1 – Mecanismo básico da expansão pulmonar A respiração normal é realizada quase inteiramente pelo movimento do diafragma. A inspiração é conseguida pela contracção do diafragma que desloca para baixo a superfície inferior dos pulmões, expandindo o parênquima pulmonar, cada alvéolo aumenta de diâmetro e a pressão do ar no interior do alvéolo torna-se inferior à pressão atmosférica, por simples diferença de pressões o ar desloca-se do exterior para o interior dos alvéolos, dá-se a inspiração. Saliente-se que as fibras elásticas que predominam no parênquima pulmonar são distendidas. A contracção do diafragma promove aumento da dimensão vertical da caixa torácica, suficiente para uma respiração normal. Na inspiração forçada, para além da contracção do diafragma com consequente aumento da dimensão vertical da cavidade torácica, há elevação das costelas com consequente aumento da dimensão ântero-posterior da cavidade torácica. A elevação das costelas é promovida pela contracção de músculos inseridos na caixa torácica, nomeadamente o músculo esternocleidomastoideu e os músculos escalenos. 1.2 – Tendência para a retracção pulmonar Para que ocorra a expiração, o diafragma relaxa. As estruturas elásticas dos pulmões que foram distendidas (esticadas) durante a inspiração tendem a regressar à posição inicial. Quando regressam à posição inicial, as fibras elásticas colocadas na periferia do epitélio alveolar, comprimem os alvéolos, causando retracção pulmonar. O resultado é uma diminuição do diâmetro alveolar e o consequente aumento da pressão intra-alveolar. Pela diferença de pressões o ar sai dos alvéolos pulmonares. Há um outro factor que é responsável pela retracção alveolar, esse factor é a tensão superficial do líquido que reveste internamente os alvéolos. Este efeito deve-se à atracção inter-molecular entre as moléculas da película de líquido que humedece a face apical do epitélio alveolar. Este efeito de atracção inter-molecular aproxima as paredes do alvéolo umas das outras reduzindo o seu diâmetro. Surfactantes são complexos de fosfolipídeos e proteínas segregados por pneumócitos tipo II e libertados na superfície interna da parede alveolar, com características fisico-químicas que permitem reduzir o excessivo efeito a tensão superficial do fluido que humedece o epitélio alveolar. Assim, os surfactantes impedem o colapso do alvéolo, situação que dificulta a inspiração. Recém nascidos prematuros não têm capacidade para produzir surfactante, originando problemas respiratórios de média ou severa gravidade, caracterizados por deficiente ventilação. As forças elásticas e a tensão superficial do fluido que humedece o epitélio alveolar funcionam em situações de expiração normal (não forçada), mas não são suficientes para realizar uma expiração forçada. Por isso, é necessário a contracção de músculos abdominais que forçam o conteúdo abdominal para cima, contra a face inferior do diafragma e baixamas costelas reduzindo o diâmetro ântero-posterior da cavidade torácica, permitindo uma expiração forçada. 2 – Difusão de Oxigénio e Dióxido de Carbono Através da Membrana Respiratória Após a ventilação pulmonar, a etapa seguinte do processo respiratório é a difusão de oxigénio do ar alveolar para o sangue dos capilares pulmonares e de dióxido de carbono no sentido oposto. O processo de difusão envolve a movimentação de moléculas, a uma determinada velocidade, através da membrana respiratória, nas inúmeras unidades respiratórias. A unidade respiratória é constituída por um bronquíolo respiratório e os canais alveolares e alvéolos associados a esse bronquíolo respiratório. As paredes alveolares são extremamente finas e estão em íntimo contacto com uma densa rede de capilares. Assim, os gases alveolares estão muito próximos do sangue dos capilares. A membrana que separa os gases alveolares do sangue designa-se membrana respiratória e tem a seguinte constituição: • Camada de líquido e surfactante no interior do alvéolo • Epitélio alveolar constituído por uma única camada de células epiteliais achatadas (epitélio simples pavimentoso) • Membrana basal epitelial • Espaço intersticial muito estreito entre epitélio alveolar e endotélio capilar • Membrana basal endotelial • Camada endotelial do capilar A passagem dos gases (oxigénio e dióxido de carbono) através da membrana respiratória obedece às leis da física. A difusão de um gás depende da diferença de concentração desse gás, entre dois locais distintos. De uma forma geral, os gases difundem-se da área de onde a sua concentração é mais elevada para a área de menor concentração. Porque a pressão que um gás exerce numa determinada área é directamente proporcional à sua concentração, pode afirmar-se que, um gás desloca-se do local onde a sua pressão é mais elevada para o local onde é mais baixa. Este princípio de difusão de gases é válido para gases numa mistura gasosa, para gases dissolvidos em solução aquosa e até para gases que passam duma mistura gasosa para uma mistura em solução. A velocidade de difusão de um gás de uma área para outra, é directamente proporcional ao seu gradiente de difusão. Este, por sua vez, é directamente proporcional à diferença de pressão do gás entre as duas áreas e inversamente proporcional à distância entre as duas áreas. Os gases que são importantes para a respiração são lipossolúveis e, portanto, difundem-se facilmente através das membranas celulares. O aspecto mais importante na difusão de gases respiratórios através da membrana respiratória é a velocidade de difusão que está dependente dos seguintes factores: • A espessura da membrana respiratória. Quanto menor a espessura da membrana respiratória, maior a velocidade de difusão do gás através dela. Ocasionalmente a espessura da membrana respiratória pode estar aumentada pela acumulação de líquido de edema no espaço intersticial, ou devido a fibrose pulmonar, situações que dificultam a troca gasosa a nível pulmonar, por redução da velocidade de difusão dos gases. • A área da superfície da membrana respiratória. Quanto maior esta área, mais rápida será a difusão de gases através dela. A estrutura dos alvéolos confere uma grande área de membrana respiratória. No entanto algumas situações podem reduzir esta área, como por exemplo, a remoção de tecido pulmonar ou o enfisema pulmonar. • A diferença de pressão através da membrana respiratória. A diferença entre duas pressões é uma medida de tendência efectiva para o gás se mover através da membrana. Quando a pressão parcial de um gás nos alvéolos é maior do que a sua pressão no sangue, como é o caso do oxigénio, ocorre difusão dos alvéolos para o sangue. Quando a pressão do gás no sangue é superior à sua pressão nos alvéolos, como sucede com o dióxido de carbono, a difusão ocorre do sangue para os alvéolos. 3 – Transporte de Oxigénio e Dióxido de Carbono no Sangue e entre este e as Células O oxigénio liga-se à hemoglobina dos eritrócitos e assim, é transportado no sangue para atingir os capilares tecidulares. Como a pressão de oxigénio no sangue dos capilares é muito superior à pressão do oxigénio no fluido que banha os tecidos, ocorre rápida difusão deste gás, do sangue para o fluído intersticial. Como consequência, a pressão de oxigénio na extremidade venosa do capilar fica muito reduzida, idêntica à pressão desse gás no fluído intersticial. Dado que o oxigénio está a ser continuamente utilizado pelas células, a concentração intracelular deste gás é inferior à sua concentração no fluído intersticial. Este factor associado à facilidade de difusão do oxigénio através das membranas celulares permite uma rápida passagem do oxigénio dos fluídos intersticiais para o interior das células. Devido à formação contínua de dióxido de carbono nas células, a sua pressão intracelular é elevada, por isso difunde-se rapidamente do interior das células para o fluído intersticial e deste para o sangue. O resultado é uma pressão de dióxido de carbono mais elevada na extremidade venosa do capilar do que na sua extremidade arterial. Só uma pequena percentagem de dióxido de carbono se liga à hemoglobina dos eritrócitos. O maior volume de dióxido de carbono é transportado no plasma sob a forma de ião bicarbonato. A formação deste ião ocorre no citoplasma das hemácias pela ligação das moléculas de dióxido de carbono às moléculas de água, reacção que é catalisada pela anídrase carbónica. 4 – Regulação a Respiração Ao nível da ponte e bolbo existe uma zona de tecido nervoso, designada centro respiratório, responsável pelo ritmo básico e automático da respiração. Essa zona emite surtos repetitivos de potenciais de acção que causam ciclos inspiratórios rítmicos. No entanto, a frequência destes ciclos pode ser alterada mediante as necessidades metabólicas, em cada momento. A concentração de dióxido de carbono no sangue é o principal responsável pela alteração da frequência dos ciclos inspiratórios. Isto sucede porque iões bicarbonato e iões hidrogénio, acima de uma determinada concentração, estimulam a zona responsável pelos ciclos inspiratórios, esta estimulação aumenta a frequência dos ciclos inspiratórios, do qual resulta um aumento da ventilação pulmonar e, consequentemente um aumento da eliminação de dióxido de carbono. A reposição dos níveis normais de dióxido de carbono trava a estimulação do centro respiratório e a frequência respiratória regressa ao normal. RESPIRAÇÃO NORMAL / RESPIRAÇÃO FORÇADA Durante a respiração normal, o movimento inspiratório deve-se quase exclusivamente à contracção do diafragma, o que produz um aumento da dimensão vertical da cavidade torácica e a expiração é um processo passivo, causado pelo relaxamento do diafragma e retracção elástica dos pulmões. No entanto, é possível aumentar a quantidade de ar inspirado, em cada ciclo, pela contracção de músculos inseridos na caixa torácica que elevam as costelas, aumentando também, o diâmetro ântero-posterior da cavidade torácica, reforçando a expansão promovida pela contracção do diafragma. O resultado é uma inspiração forçada com um considerável aumento do volume de ar inspirado, relativamente ao normal. Por outro lado, a quantidade do ar expirado pode ser significativamente aumentada se houver contracção de músculos inseridos na caixa torácica, nomeadamente os músculos abdominais, que baixam as costelas, reforçando a retracção promovida pelas estruturas elásticas. Independentemente do volume de ar expirado, fica sempre uma certa quantidade de ar no interior dos alvéolos que é designada volume residual. A quantidade de ar que entra e sai dos pulmões durante a respiração normal designa-se volume corrente. Os volumes de reserva inspiratório e expiratório correspondem às quantidades de ar inspirado e expirado, respectivamente, para além do volume corrente. A capacidade pulmonar total é o volume máximo de ar que os pulmões permitem após o máximo de esforço inspiratório, correspondendo à máxima expansão pulmonar. Na porção condutora da árvore brônquica não se efectuam trocas gasosas, por isso, nem todo o ar inspirado participa nessas trocas gasosas. A porção condutora das vias respiratórias é, por isso, designada por espaço morto. Bibliografia: 1 Junqueira LC, Carneiro J. Histologia Básica. 9ª Edição. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan; 1999. 2 Williams PL, Warwick R. Gray’s Anatomy. 38th Edition. Edinburgh: Churchill Livingstone; 1995. 3 Berne RM, Levy MN. Physiology. 4th Edition. St Louis: Mosby;1998 4 Guyton AC, Hall JE. Textbook of Medical Physiology. 10th Edition. Philadelphia: WB Saunders Company; 2000.
