Anatomofisiologia Martin.p65

XI – O Sistema Respiratório
a. VENTILAÇÃO PULMONAR
Nossas células necessitam, enquanto vivas e
desempenhando suas funções, de um suprimento contínuo
de oxigênio para que, num processo químico de respiração
celular, possam gerar a energia necessária para seu perfeito
funcionamento e produção de trabalho.
Da mesma forma que um motor de automóvel
necessita, para produzir seu trabalho mecânico, além da
fonte de energia orgânica fornecida pelo combustível
(gasolina, álcool ou diesel), de fornecimento constante de
oxigênio; da mesma forma que uma chama num palito de
fósforo, para permanecer acesa necessita, além da matéria
orgânica presente na madeira do palito, também de
oxigênio, nossas células também, para manterem seu
perfeito funcionamento necessitam, além da fonte de
energia proporcionada pelos diversos alimentos, de um
fornecimento constante de oxigênio.
O oxigênio existe em abundância em nossa
atmosfera. E para captá-lo necessitamos de nosso aparelho
respiratório. Através deste, parte do oxigênio da atmosfera
se difunde através de uma membrana respiratória e atinge
a nossa corrente sanguínea, é transportado pelo nosso
sangue e levado às diversas células presentes nos diversos
tecidos. As células, após utilizarem o oxigênio, liberam gás
carbônico que, após ser transportado pela mesma corrente
sanguínea, é eliminado na atmosfera também pelo mesmo
aparelho respiratório.
Para que seja possível uma adequada difusão de
gases através da membrana respiratória, oxigênio passando
do interior dos alvéolos para o sangue presente nos
capilares pulmonares e o gás carbônico se difundindo em
sentido contrário, é necessário um processo constante de
ventilação pulmonar.
A ventilação pulmonar consiste numa renovação
contínua do ar presente no interior dos alvéolos. Para que
isso ocorra é necessário que, durante o tempo todo,
ocorram movimentos que proporcionem insuflação e
desinsuflação de todos ou quase todos os alvéolos. Isso
provoca, no interior dos alvéolos, uma pressão
ligeiramente, ora mais negativa, ora mais positiva do que
aquela presente na atmosfera.
Durante a inspiração, devido a uma pressão intraalveolar de aproximadamente 3 mmHg. mais negativa do
que a atmosférica, uma certa quantidade de ar atmosférico
é inalado pelo aparelho respiratório; durante a expiração,
devido a uma pressão intra-alveolar de aproximadamente 3
mmHg mais positiva do que a atmosférica, a mesma
quantidade de ar é devolvida para a atmosfera.
Para que possamos insuflar e desinsuflar nossos
alvéolos, devemos inflar e desinflar nossos pulmões. Isso é
possível através de movimentos que acarretem aumento e
redução do volume no interior da nossa caixa torácica,
onde nossos pulmões estão localizados.
Podemos expandir o volume de nossa caixa
torácica levantando nossas costelas e contraindo o nosso
músculo diafragma. Para retrairmos o volume da caixa
torácica fazemos exatamente o contrário: rebaixamos
nossas costelas enquanto relaxamos o nosso diafragma.
Portanto temos diversos músculos que nos são
bastante importantes durante nossa respiração:
ƒ Músculos utilizados na inspiração: diafragma,
esternocleidomastoideos, intercostais
externos, escalenos, serráteis anteriores.
ƒ Músculos utilizados na expiração: intercostais
internos, retos abdominais e demais músculos
localizados na parede anterior do abdômen.
Durante a inspiração e durante a expiração, o ar
passa por diversos e diferentes segmentos que fazem parte
do aparelho respiratório:
ƒ Nariz: É o primeiro segmento por onde, de
preferência, passa o ar durante a inspiração.
Ao passar pelo nariz, o ar é filtrado,
umidificado e aquecido. Na impossibilidade
eventual da passagem do ar pelo nariz, tal
passagem pode acontecer por um atalho, a
boca. Mas infelizmente, quando isso acontece,
o ar não sofre as importantes modificações
descritas acima.
ƒ Faringe: Após a passagem pelo nariz, antes
de atingir a laringe, o ar deve passar pela
faringe, segmento que também serve de
passagem para os alimentos.
ƒ Laringe: Normalmente permite apenas a
passagem de ar. Durante a deglutição de
algum alimento, uma pequena membrana
(epiglote) obstrui a abertura da laringe, o que
dificulta a passagem fragmentos que não
sejam ar para as vias respiratórias inferiores.
Na laringe localizam-se também as cordas
vocais, responsáveis para produção de nossa
voz.
ƒ Traquéia: Pequeno tubo cartilaginoso que
liga as vias respiratórias superiores às
inferiores, logo abaixo.
ƒ Brônquios: São numerosos e ramificam-se
também numerosamente, como galhos de
árvore. Permitem a passagem do ar em
direção aos alvéolos.
ƒ Bronquíolos: Mais delgados, estão entre os
brônquios e os sacos alveolares, de onde saem
os alvéolos.
Por toda a mucosa respiratória, desde o nariz até
os bronquíolos, existem numerosas células ciliadas, com
cílios móveis, e grande produção de muco. Tudo isso ajuda
bastante na constante limpeza do ar que flui através das
vias respiratórias.
Os alvéolos apresentam uma certa tendência ao
colabamento. Tal colabamento somente não ocorre
normalmente devido à pressão mais negativa presente no
espaço pleura, o que força os pulmões a se manterem
89
expiramos em repouso, um maior volume de ar que é
denominado Volume de Reserva Expiratório e
corresponde a, aproximadamente, 1.100 ml.
Mesmo após uma expiração profunda, um
considerável volume de ar ainda permanece no
interior de nossas vias aéreas e de nossos alvéolos.
Trata-se do Volume Residual, de aproximadamente
1.200 ml.
O Volume de Reserva Inspiratório somado ao
Volume Corrente corresponde ao que chamamos de
Capacidade Inspiratória (aprox. 3.500 ml).
O Volume de Reserva Expiratório somado ao
Volume Residual corresponde ao que chamamos de
Capacidade Residual Funcional (aprox. 2.300 ml).
O Volume de Reserva Inspiratório somado ao
Volume Corrente mais o Volume de Reserva
Expiratório corresponde à Capacidade Vital (aprox.
4.600 ml).
Finalmente, a soma dos Volumes Corrente, de
Reserva Inspiratório, de Reserva Expiratório mais o
Volume Residual, corresponde à nossa Capacidade
Pulmonar Total (aprox. 5.800 ml).
expandidos. O grande fator responsável pela tendência de
colabamento dos alvéolos é um fenômeno chamado Tensão
Superficial. A Tensão Superficial ocorre no interior dos
alvéolos devido a grande quantidade de moléculas de água
ali presente e revestindo, inclusive, toda a parede interna
dos alvéolos. A Tensão Superficial no interior dos alvéolos
certamente seria bem maior do que já o é se não fosse a
presença, nos líquidos que revestem os alvéolos, de uma
substância chamada surfactante pulmonar. O surfactante
pulmonar é formado basicamente de fosfolipídeos
(dipalmitoil lecitina) por células presentes no epitélio
alveolar. A grande importância do surfactante pulmonar é
sua capacidade de reduzir significativamente a tensão
superficial dos líquidos que revestem o interior dos
alvéolos e demais vias respiratórias.
b. VOLUMES E CAPACIDADES
PULMONARES
A cada ciclo respiratório que executamos, um
certo volume de ar entra e sai de nossas vias respiratórias
durante uma inspiração e uma expiração, respectivamente.
Em uma situação de repouso, em um jovem e saudável
adulto, aproximadamente 500 ml de ar entram e saem a
cada ciclo. Este volume de ar, que inspiramos e expiramos
normalmente a cada ciclo, corresponde ao que chamamos
de Volume Corrente.
Além do volume corrente, inspirado em uma
respiração normal, numa situação de necessidade podemos
inspirar um volume muitas vezes maior, numa inspiração
forçada e profunda. Tal volume é chamado de Volume de
Reserva Inspiratório e corresponde a, aproximadamente,
3.000 ml de ar num jovem e saudável adulto.
Da mesma forma, se desejarmos, podemos expirar
profundamente, além do volume que normalmente
Se multiplicarmos o volume de ar inspirado e
expirado normalmente pela freqüência respiratória
(número de ciclos respiratórios a cada minuto),
obteremos o volume de ar inspirado e expirado durante 1
minuto: Tal volume é conhecido como Volume Minuto
Respiratório (aproximadamente 6.000 ml/min):
Volume Minuto Respiratório = Volume
Corrente.Freqüência Respiratória
Se subtrairmos o Volume Corrente daquele
volume que permanece no interior de nosso espaço morto
anatômico-fisiológico (aproximadamente 150 ml),
obteremos o Volume Alveolar (350 ml):
Volume Alveolar = Volume Corrente - Volume do
Espaço Morto
O Volume Alveolar multiplicado pela freqüência
respiratória nos traz um valor que é conhecido como
Ventilação Alveolar (4.200 ml/min):
Ventilação Alveolar = (Vol. Corrente - Vol.
espaço morto).Freq. Respiratória
c. TROCAS GASOSAS
O ar atmosférico, que respiramos, é composto
basicamente dos seguintes elementos: Nitrogênio,
Oxigênio, Gás Carbônico e Água.
Quando o inalamos, conforme o ar vai passando
através de nossas vias respiratórias, durante a inspiração,
sofre algumas modificações quanto às proporções de seus
elementos básicos, pois ocorre uma significativa
umidificação do ar e este se mistura com um outro ar muito
mais rico em dióxido de carbono, que se difunde
constantemente do sangue dos capilares.
O sangue venoso bombeado pelo ventrículo direito
chega aos pulmões e flui pelos capilares pulmonares com
pressões parciais de oxigênio e gás carbônico,
respectivamente, de 40 mmHg. e 45 mmHg.
Na medida em que este sangue venoso flui pelos
capilares pulmonares o oxigênio, em maior pressão no
interior dos alvéolos (104 mmHg.) do que no sangue (40
mmHg.) se difunde do ar alveolar para o sangue. Já o gás
carbônico, em maior pressão no sangue venoso (45
mmHg.) do que no ar alveolar (40 mmHg.), difunde-se em
sentido contrário.
Desta forma o sangue, após circular pelos
capilares pulmonares, retorna ao coração (átrio esquerdo)
através das veias pulmonares, com pressões parciais de
oxigênio e gás carbônico de, respectivamente, 95 mmHg. e
40 mmHg.
O coração então, através do ventrículo esquerdo,
ejeta este sangue para a circulação sistêmica. Através desta
o sangue fluirá por uma riquíssima rede de capilares
teciduais. Ao passar por tecidos que se encontram com
baixa concentração de oxigênio, este se difunde do sangue
para os tecidos e depois para as células, que o consomem
constantemente. Em troca, estas mesmas células fornecem
o gás carbônico que, em maior concentração no interior
destas células e nos tecidos do que no sangue, difundem-se
em sentido contrário, isto é, das células para os tecidos e
destes para o sangue.
O sangue retorna, então, novamente para o
coração (átrio direito), pobre em oxigênio e mais rico em
gás carbônico. O coração novamente o ejeta à circulação
pulmonar e tudo se repete.
d. TRANSPORTE DOS GASES NO
SANGUE
Quase todo o oxigênio é transportado, no sangue,
ligado à hemoglobina, presente em grande quantidade no
interior das hemácias.
Já o gás carbônico, apenas 23% é transportado
ligado à hemoglobina (carbamino-hemoglobina). Cerca de
7% é transportado livre, dissolvido no plasma e, os 70%
restantes, na forma de bicarbonato. Para se transformar em
bicarbonato, inicialmente o gás carbônico se difunde para o
interior da hemácia. Em seguida reage com água lá
presente e, graças a uma enzima chamada anidrase
carbônica, forma ácido carbônico. O ácido carbônico
rapidamente se dissocia em hidrogênio livre mais íon
bicarbonato. Este sai da hemácia ao mesmo tempo em que
o íon cloreto entra, e segue transportado no plasma.
e. REGULAÇÃO DA RESPIRAÇÃO
Durante uma situação de repouso inspiramos e
expiramos aproximadamente 500 ml de ar a cada ciclo.
Em repouso executamos aproximadamente 12 ciclos a cada
minuto. Portanto, aproximadamente 6.000 ml de ar entram
e saem de nossas vias aéreas durante 1 minuto.
Quando executamos uma atividade física
aumentada, nossas células produzem uma quantidade bem
maior de gás carbônico e consomem também quantidade
bem maior de oxigênio. Por isso devemos aumentar
também bastante nossa ventilação pulmonar pois, caso isso
não ocorra, teremos no nosso sangue uma situação de
hipercapnia e hipóxia. Tanto a hipercapnia quanto a
hipóxia podem nos levar a um estado de acidose. A
acidose, se não tratada, pode nos levar a um estado de
coma e, posteriormente, à morte.
Tudo isso normalmente é evitado graças a um
mecanismo automático que regula, a cada momento, nossa
respiração, de acordo com a nossa necessidade a cada
instante.
No tronco cerebral, na base do cérebro, possuímos
um conjunto de neurônios encarregados de controlar a cada
instante a nossa respiração: Trata-se do Centro
Respiratório.
O Centro Respiratório é dividido em várias áreas
ou zonas com funções específicas cada uma:
Zona Inspiratória:
É a zona responsável por nossa inspiração.
Apresenta células auto-excitáveis que, a cada 5 segundos
aproximadamente, se excitam e fazem com que, durante
aproximadamente 2 segundos nos inspiremos. A partir
desta zona parte um conjunto de fibras (via inspiratória)
que descem através da medula e se dirigem a diversos
neurônios motores responsáveis pelo controle dos nossos
diversos músculos da inspiração.
Zona Expiratória:
Quando ativada, emite impulsos que descem
através de uma via expiratória e que se dirigem a diversos
neurônios motores responsáveis pelos nossos músculos da
expiração. Através de um mecanismo de inibição
recíproca, quando esta zona entra em atividade, a zona
inspiratória entra em repouso, e vice-versa. Durante uma
respiração em repouso a zona expiratória permanece
constantemente em repouso, mesmo durante a expiração.
Acontece que, em repouso, não necessitamos utilizar
nossos músculos da expiração, apenas relaxamos os
músculos da inspiração e a expiração acontece
passivamente.
Zona Pneumotáxica:
Constantemente em atividade, tem como função
principal inibir (ou limitar) a inspiração. Emite impulsos
inibitórios à zona inspiratória e, dessa forma, limita a
duração da inspiração. Portanto, quando em atividade
aumentada, a inspiração torna-se mais curta e a freqüência
respiratória, conseqüentemente, aumenta.
Zona Quimiossensível:
Situada entre as zonas inspiratória e expiratória,
controla a atividade de ambas. Quanto maior a atividade da
zona quimiossensível, maior será a ventilação pulmonar.
Esta zona aumenta sua atividade especialmente quando
certas alterações gasométricas ocorrem: Aumento de Gás
Carbônico, Aumento de íons Hidrogênio livres (redução de
pH) e, em menor grau, redução de Oxigênio.
O fator que provoca maior excitação na zona
quimiossensível, na verdade, é o aumento na concentração
de íons Hidrogênio livres no meio, isto é, uma situação de
acidose.
Mas acontece que, na prática, verificamos que um
aumento de gás carbônico no sangue (hipercapnia) provoca
muito mais o aumento na atividade da zona
quimiossensível do que um aumento na concentração de
Hidrogênio em igual proporção no sangue. Isso ocorre
porque o gás carbônico apresenta uma solubilidade muitas
vezes maior do que a do hidrogênio e, com isso, atravessa a
membrana das células nervosas com muito mais facilidade.
No interior das células da zona quimiossensível, o gás
91
carbônico reage com a água lá presente e, graças à enzima
anidrase carbônica, rapidamente forma ácido carbônico.
Este, então, se dissocia formando íon bicarbonato + íon
Hidrogênio livre, sendo este último exatamente o que
maisexcita a zona quimiossensível.
A hipóxia também excita a zona quimiossensível, mas de
uma outra maneira bem diferente: Na croça da aorta e nos
seios carotídeos existem receptores muito sensíveis a uma
queda na concentração de oxigênio no sangue: os
quimioceptores (aórticos e carotídeos). Quando a
concentração de oxigênio no sangue se torna mais baixo do
que a desejável, estes receptores se excitam mais
intensamente e enviam sinais à zona quimiossensível
aumentando a excitabilidade desta e, com isso,
aumentando a ventilação pulmonar.
f. EFEITOS DA ATIVIDADE FÍSICA
NA VENTILAÇÃO PULMONAR
Um aumento da atividade física também provoca
aumento na ventilação pulmonar de outras formas:
Impulsos provenientes da área motora cortical,
responsável pelo comando consciente de nossa atividade
motora, ao se dirigirem para baixo, em direção à medula,
passam pelo tronco cerebral (além de outras áreas) e fazem
conexões com alguns neurônios desta região. Isso pode
provocar aumento na ventilação pulmonar, muitas vezes
mesmo antes que as alterações gasométricas (hipercapnia,
hipóxia ou acidose) aconteçam.
Movimentos passivos também podem aumentar a
ventilação pulmonar: Na profundidade de nossos músculos
esqueléticos, nos tendões e mesmo no interior de muitas
das nossas cápsulas articulares, possuímos receptores que
se excitam a cada movimento dessas estruturas. Ao se
excitarem, enviam impulsos que se dirigem à medula e
também, muitas vezes, ao encéfalo, passando pelo tronco
cerebral e fazendo conexões com neurônios do Centro