FISIOLOGIA GERAL - SISTEMA RESPIRATORIO

22/01/2014
SISTEMA RESPIRATÓRIO
SISTEMA RESPIRATÓRIO
O sistema respiratório humano é constituído por um par
de pulmões e por vários órgãos que conduzem o ar
para dentro e para fora das cavidades pulmonares.
Esses órgãos são as fossas nasais, a boca, a faringe, a
laringe, a traquéia, os brônquios, os bronquíolos e os
alvéolos, os três últimos localizados nos pulmões.
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Estrutura e Função
Fossas nasais: são duas cavidades paralelas que começam
nas narinas e terminam na faringe. Elas são separadas uma
da outra por uma parede cartilaginosa denominada septo
nasal. Em seu interior há dobras chamada cornetos nasais,
que forçam o ar a turbilhonar. Possuem um revestimento
dotado de células produtoras de muco e células ciliadas,
também presentes nas porções inferiores das vias aéreas,
como traquéia, brônquios e porção inicial dos bronquíolos. No
teto
das
fossas
nasais
existem
células
sensoriais,
responsáveis pelo sentido do olfato. Têm as funções de filtrar,
umedecer e aquecer o ar.
FOSSAS NASAIS
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Estrutura e Função
Faringe: É um canal comum aos sistemas digestório e
respiratório e comunica-se com a boca e com as fossas
nasais. O ar inspirado pelas narinas ou pela boca passa
necessariamente pela faringe, antes de atingir a laringe.
Laringe: É um tubo sustentado por peças de cartilagem
articuladas, situado na parte superior do pescoço, em
continuação à faringe. O pomo-de-adão, saliência que
aparece no pescoço, faz parte de uma das peças
cartilaginosas da laringe. A entrada da laringe chama-se
glote. Acima dela existe uma espécie de “lingüeta” de
cartilagem denominada epiglote, que funciona como
válvula. Quando nos alimentamos, a laringe sobe e sua
entrada é fechada pela epiglote. Isso impede que o
alimento ingerido penetre nas vias respiratórias. O
epitélio que reveste a laringe apresenta pregas, as
cordas vocais, capazes de produzir sons durante a
passagem de ar.
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Estrutura e Função
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Estrutura e Função
Traquéia:
é
um
tubo
de
aproximadamente
1,5
cm
de
diâmetro por 10-12 centímetros de
comprimento, cujas paredes são
reforçadas por anéis cartilaginosos.
Bifurca-se na sua região inferior,
originando os brônquios, que
penetram nos pulmões. Seu epitélio
de revestimento muco-ciliar adere
partículas de poeira e bactérias
presentes em suspensão no ar
inalado, que são posteriormente
varridas para fora (graças ao
movimento dos cílios) e engolidas ou
expelidas.
Estrutura e Função
Pulmões: Os pulmões humanos são órgãos esponjosos, com
aproximadamente 25 cm de comprimento, sendo envolvidos por
uma membrana serosa denominada pleura. Nos pulmões os
brônquios ramificam-se profusamente, dando origem a tubos
cada vez mais finos, os bronquíolos. O conjunto altamente
ramificado de bronquíolos é a árvore brônquica ou árvore
respiratória.
Cada bronquíolo termina em pequenas bolsas formadas por
células
epiteliais
achatadas
(tecido
epitelial
pavimentoso)
recobertas por capilares sangüíneos, denominadas alvéolos
pulmonares.
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Estrutura e Função
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SISTEMA RESPIRATÓRIO
Os sistemas respiratório e cardiovascular combinam
para prover um sistema de liberação eficiente que
transporta oxigênio aos tecidos corporais e remove
dióxido de carbono. Esse transporte envolve quatro
processos separados:
- Ventilação
Pulmonar (respiração), que é o
movimento do ar para dentro e para fora dos
pulmões.
- Difusão Pulmonar, que é a troca de oxigênio e
dióxido de carbono entre os pulmões e o sangue.
- Transporte de O2 e CO2 pelo sangue.
- Troca gasosa capilar, que é a troca de oxigênio e de
dióxido de carbono entre o sangue capilar e os
tecidos metabolicamente ativos.
VENTILAÇÃO PULMONAR
O processo de respiração inicia-se na inspiração do ar pelo nariz
(auxilia na umidificação, no aquecimento do ar e na filtragem das
partículas contidas no ar) e é conduzido através de tubos (faringe,
laringe e traquéia) até os pulmões.
Os pulmões estão suspensos a sacos pleurais que apresentam
duas paredes (pleura pariental que reveste as paredes torácicas e
pleura visceral que reveste a face externa dos pulmões), entre
essas paredes existe uma fina película líquida que reduz o atrito
durante os movimentos respiratórios. Os sacos pleurais unidos
aos pulmões e a superfície da caixa torácica faz com que no
processo de expansão e contração, os pulmões tomem a forma
da caixa torácica.
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VENTILAÇÃO PULMONAR
INSPIRAÇÃO – É um processo ativo que envolve o
músculo diafragma e os músculos intercostais externos.
Durante a inspiração, o diafragma se contrai, se retifica e
desce na direção da cavidade abdominal em até 10 cm.
O alongamento e aumento do volume da cavidade
torácica faz com que a pressão intrapulmonar diminua e
possibilite a entrada do ar. Aliado a atuação do
diafragma,
os
músculos
escalenos
e
intercostais
externos existentes entre as costelas fazem com que
estas rodem e se levantem (alça debalde), afastando-se
do eixo do corpo, e com isso aumentando mais ainda o
volume da caixa torácica.
VENTILAÇÃO PULMONAR
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VENTILAÇÃO PULMONAR
EXPIRAÇÃO – Em repouso, a expiração normalmente é
um processo passivo que envolve o relaxamento dos
músculos inspiratórios e a retração elástica do tecido
pulmonar. Tais fatos ocorrendo, é gerado um aumento de
pressão interpulmonar que por sua vez expulsa uma
quantidade de ar até se equalizar com a pressão externa.
Durante uma expiração forçada há o recrutamento de
outros músculos (grandes dorsais, quadrado lombar e
abdominais) que aceleram o retorno das costelas para
baixo, e o diafragma para sua posição de origem.
VENTILAÇÃO PULMONAR
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VENTILAÇÃO PULMONAR
6.000 ml
Volume Corrente VC = volume inspirado ou
expirado por incursão respiratória 600 ml.
Capacidade Inspiratória CI = Volume
máximo inspirado após uma expiração
corrente 3.600 ml.
Capacidade funcional residual CFR =
volume nos pulmões após uma expiração
corrente 2.400 ml.
Capacidade Vital CV = volume máximo
expirado após uma inspiração máxima 4.800
ml.
3.000 ml
2.400 ml
Volume reserva inspiratório VRI = inspiração
máxima no final da inspiração corrente
3.000 ml.
Volume reserva expiratório VRE = Expiração
máxima no final da expiração corrente 1.200
ml.
1.200 ml
Volume residual VR = volume dos pulmões
após uma expiração máxima 1.200 ml.
Capacidade pulmonar total CPT = Volume
nos pulmões após uma inspiração máxima
6.000 ml.
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VENTILAÇÃO PULMONAR
VENTILAÇÃO MINUTO
A frequência respiratória normal durante a
respiração tranquila em repouso em um ambiente
termoneutro é, em média, de 12 incursões por
minuto, e o volume corrente médio é de 0,5 l de ar
por incursão respiratória. Consequentemente, o
volume de ar respirado a cada minuto, denominado
ventilação minuto (VE), é igual a 6 l.
VE = Frequência Respiratória X Volume Corrente
VE = 12 X 0,5 l = 6 l/min
DIFUSÃO PULMONAR
A troca gasosa nos pulmões, denominada difusão
pulmonar, possui duas funções principais:
- Repor o suprimento de oxigênio do sangue, o qual
é depletado no nível tecidual, onde ele é utilizado
para a produção oxidativa de energia.
- Remover o dióxido de carbono do sangue venoso
que retorna.
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DIFUSÃO PULMONAR
A troca gasosa é feita entre os capilares sanguíneos
e os alvéolos pulmonares. Essa troca acontece na
membrana respiratória (membrana alvéolo-capilar),
que possui uma fina parede de apenas 0,5 a 4,0
µm, que resulta em quase 300 milhões de alvéolos
muito
próximos
do
sangue
que
circula
nos
capilares. Porém essa membrana apresenta uma
barreira potencial contra a troca gasosa.
DIFUSÃO PULMONAR
A membrana respiratória é
composta de:
- Membrana alveolar
- Parede capilar
- Membranas basais
MEMBRANA RESPIRATÓRIA
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DIFUSÃO PULMONAR
Composição do ar ao nível do mar em condição de
pressão atmosférica padrão (760mmHg):
- 79,04 % de Nitrogênio (N2), PN2 600,7 mmHg
- 20,93 % de Oxigênio (O2), PO2 159,1 mmHg
- 0,03% de Dióxido de Carbono (CO2), PCO2 0,2mmHg
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DIFUSÃO PULMONAR
LEI de DALTON – A pressão total de uma mistura
gasosa é igual a soma das pressões parciais de
cada gás da mistura.
LEI de HENRY – Os gases dissolvem-se em líquidos
proporcionalmente
às
dependendo também
líquidos
específicos
suas
de
pressões
sua
parciais,
solubilidade
(propriedade
que
em
uma
substância possui de se dissolver em outra) e da
temperatura.
DIFUSÃO PULMONAR
A solubilidade de um gás no sangue e a temperatura
sanguínea são relativamente constantes
constantes. Então o
fator de maior importância para a troca gasosa
entre os alvéolos e o sangue é o gradiente de
pressão entre os gases das duas áreas.
O gradiente de pressão é o valor de pressão que
permite a troca gasosa dos pontos de maior pressão
para os pontos de menor pressão.
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DIFUSÃO PULMONAR
Pressões Parciais dos Gases Respiratórios no Nível do Mar
Pressão Parcial (mmHg)
Gás
% no
ar seco
Ar
seco
Ar
alveolar
Sangue
Venoso
Gradiente
de
Difusão
Total
100,00
760,0
760
760
0
H2O
0,00
0,0
47
47
0
O2
20,93
159,1
104
40
64
CO2
0,03
0,2
40
45
5
N2
79,04
600,7
569
573
0
DIFUSÃO PULMONAR
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DIFUSÃO PULMONAR
A taxa de difusão do oxigênio a partir dos alvéolos para o
interior do sangue é denominado capacidade de difusão
do oxigênio. Para cada diferença de 1 mmHg entre os
alvéolos e o sangue são liberados 23 ml de O2 por minuto,
isto em condição de repouso. Podendo chegar a quase 3
vezes este valor durante o exercício.
Quanto maior for o gradiente de pressão através da
membrana respiratória, mais rapidamente será a difusão
do oxigênio através dela.
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DIFUSÃO PULMONAR
Além do gradiente de pressão, existem ainda outros fatores
que favorecem a difusão do oxigênio pela membrana.
- A espessura da parede da membrana respiratória
(algumas doenças pulmonares podem alongar esse trajeto
dificultando a passagem de difusão).(fibrose pulmonar,
Disease Pulmonar Obstrutive Cronic).
- A concentração de hemoglobina (anemia pode afetar a
permuta gasosa).
- A área superficial disponível para difusão (maior número
de capilares ao redor dos alvéolos pulmonares).
DIFUSÃO PULMONAR
O dióxido de carbono efetua sua troca também
por gradiente de pressão. Porém em função da
sua solubilidade ser 20 vezes maior do que o O2 ,
o CO2 difunde-se através da membrana muito
mais rapidamente, independente de possuir um
gradiente de pressão muito pequeno, + 5 mmHg.
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Transporte do O2 e CO2
pelo Sangue
O transporte de oxigênio é realizado pela hemoglobina
dos eritrócitos (98%) e pelo plasma sanguíneo (2%).
Quando o oxigênio se liga a hemoglobina ela é
chamada de oxiemoglobina.
A ligação do O2 à hemoglobina depende da PO2 do
sangue e da força da ligação, ou afinidade entre a
hemoglobina e o oxigênio.
Transporte do O2 e CO2
pelo Sangue
O gráfico representa a saturação da
hemoglobina em diferentes valores
da PO2.
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Transporte do O2 e CO2
pelo Sangue
Os fatores que mais interferem na saturação da
hemoglobina são:
- O pH pulmonar
- O pH sanguíneo
- A temperatura sanguínea tecidual
- A temperatura sanguínea pulmonar
CURVA DE DISSOCIAÇÃO DA HEMOGLOBINA
COM A ALTERAÇÃO DO PH
A alteração do pH sanguíneo determina o grau de afinidade da hemoglobina ao oxigênio.
Em áreas de menor pH o oxigênio dissocia-se com maior facilidade (nível tecidual) e em
áreas de maior pH existe uma maior afinidade entre a hemoglobina e o oxigênio (pulmões).
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% de saturação da hemoglobina
Curva De Dissociação Da Hemoglobina
Com a Alteração Da Temperatura
120
10o C
100
20 o C
80
43o C
38o C
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
PO2 (mmHg)
A temperatura sanguínea também interfere na dissociação do oxigênio. Quanto maior for a
temperatura melhor é a liberação do O2 no tecido. Já em condições de temperatura mais baixa o O2
tem maior afinidade pela hemoglobina (pulmões) (adaptado Wilmore & Costill 2001).
Transporte do O2 e CO2
pelo Sangue
O CO2 também depende do sangue para o seu
transporte. Sua condução é realizada por três
processos principais:
- Dissolvido no plasma (7% a 10%)
- Como
íons
bicarbonato
resultantes
da
dissociação do ácido carbônico (60% a 70%)
- Ligado à hemoglobina (20%)
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Transporte do CO2
pelo Sangue
Quando o CO2 difunde do tecido para o
sangue ele reage a água no plasma e
nas hemáceas para formar o ácido
carbônico (H2CO3).
Para que essa
reação aconteça rapidamente existe uma
enzima anidrase carbônica dentro da
hemoglobina. Com a mesma velocidade
com que o H2CO3 é formado, sofre
ionização; em outras palavras, dissociase em um íon hidrogênio (H+) e um íon
bicarbonato (HCO3). Portanto com essa
reação o CO2 é carreado no sangue na
forma de íons HCO3, mais precisamente
pelo plasma.
Transporte do CO2
pelo Sangue
O processo é revertido utilizando a enzima dentro da hemácea para liberar o CO2
por difusão para dentro dos alvéolos pulmonares.
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TROCA GASOSA NOS
MÚSCULOS
Diferença arteriovenosa de oxigênio
É a diferença entre o sangue arterial rico em oxigênio
(20ml de O2 para cada 100ml de sangue) e o sangue
venoso pobre em oxigênio (15 a 16 ml de O2 para cada
100ml de sangue). Tais valores representam uma
condição de repouso. Essa variável é representada da
seguinte forma: a-vO2 .
Repouso 15
15--16 ml de O2 para cada 100
ml de sangue.
sangue.
Exercício aeróbio intenso 5 ml de O2
para cada 100ml
100ml de sangue
sangue..
a-vO2
Repouso 20 ml de O2 para cada
100ml
100ml de sangue
sangue...
Exercício aeróbio intenso 20 ml de
O2 para cada 100ml
100ml de sangue
sangue.
a-vO2 repouso 4-5 ml de O2 por
100 ml de sangue
sangue..
a-vO2 exercício aeróbio intenso
15 ml de O2 por 100ml
100ml de sangue
sangue..
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MECÂNICA REGULATÓRIA DA
RESPIRAÇÃO
Ponte e Bulbo
Controle da
profundidade e
da frequência
respiratória
(involuntário)
Neurônios motores – Atuam sobre a
musculatura respiratória
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