Hemoglobina
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29/10/2014 Fisiologia do Sistema Respiratório Nataniel Gonçalves Rosa 29 de Outubro de 2014 Engenharia Biomédica Funções do sistema respiratório Troca de gases Síntese Regulação de pH Protecção Vocalização 2 1 29/10/2014 Anatomia Faringe Cavidade nasal Cordas vocais Língua Esófago Porção superior do sistema respiratório Laringe Traqueia Porção inferior do sistema respiratório Bronquíolos Pulmão direito Brônquio direito Diafragma Pulmão esquerdo Brônquio esquerdo 3 Trato respiratório superior 4 2 29/10/2014 Trato respiratório superior Corte sagital Corte coronal 5 Funções do epitélio respiratório Cílios Células caliciformes Saladin 6 3 29/10/2014 Transporte mucociliar Membrana celular Muco Cílios http://leavingbio.net/ 7 Reflexo do espirro 1. 2. 3. 4. Inspiração rápida de ar (até 2,5L) Encerramento da epiglote e cordas vocais (aprisionar o ar nos pulmões) Contracção músculos abdominais, intercostais internos e diafragma (+ 100mmHg da P intrapulmonar) Abertura rápida da epiglote e cordas vocais O que é o espirro? 8 4 29/10/2014 Reflexo do espirro Glossofaríngeo, vago, acessório 9 Anatomia Faringe Cavidade nasal Cordas vocais Língua Esófago Porção superior do sistema respiratório Laringe Traqueia Porção inferior do sistema respiratório Bronquíolos Pulmão direito Brônquio direito Diafragma Pulmão esquerdo Brônquio esquerdo 10 5 29/10/2014 Laringe e cordas vocais - fonação Durante a respiraçao Durante a fala 11 Vias aéreas inferiores Incisura cardíaca Pulmão direito Pulmão esquerdo 12 6 29/10/2014 Vias aéreas inferiores Laringe Traqueia Brônquio primário esquerdo Anel cartilagíneo Brônquios secundários Bronquíolo Alvéolos 13 Árvore brônquica 14 http://medicalpicturesinfo.com/bronchial-tree/ 7 29/10/2014 Reflexo da tosse Núcleo paratrigeminal Núcleo do tracto solitário Núcleos retroambíguo e ambíguo 15 http://www.jornaldepneumologia.com.br/PDF Bronquíolos e alvéolos Ducto alveolar Alvéolos Ducto alveolar Broquíolos respiratórios Broquíolo terminal Saco alveolar Broquíolo respiratório Ducto alveolar Alvéolos Saco alveolar Átrio 16 8 29/10/2014 Alvéolos pulmonares 17 Weibel ER. (2013). A retrospective of lung morphometry: from 1963 to present. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2013 Sep 15;305(6):L405-8. Vascularização alveolar Bronquíolo Ducto alveolar Arteríola pulmonar Saco alveolar Capilares Alvéolos vénula pulmonar Saída de CO2 a partir do sangue Alvéolo Entrada de O2 para o sangue 18 http://info.visiblebody.com/bid/304038/Anatomy-and-Physiology-Gas-Exchange 9 29/10/2014 Inervação e vascularização linfática Nervos vasomotores Artéria pulmonar TB bronquíolos terminais RB bronquíolos respiratórios A alveolos AD ductos alveolares Vasos linfáticos Brônquio Artéria brônquica Nervo broncomotor Veia pulmonar Vasos linfáticos Nervos vasomotores 19 Berne and Levy, 6ª ed Compartimentalização 20 10 29/10/2014 VENTILAÇÃO 21 Ventilação pulmonar Renovação do ar contido nos pulmões de modo espontâneo e por acção dos músculos respiratórios. Ventilação pulmonar = Inspiração (entrada do ar) + Expiração (saída do ar) 22 11 29/10/2014 Funções dos músculos respiratórios 23 Ventilação pulmonar 24 Ganong 12 29/10/2014 Ciclo respiratório INSPIRAÇÃO Espaço Patm=760 mmHg pleural Pintrapulm=760-3mmHg Pintrapleural=760-6mmHg Entrada de ar (b) Diafragma contrai-se, volume torácico aumenta Patm=760 mmHg Pintrapulm=760mmHg Pintrapleural=760-4mmHg (Lateral, vertical, anterior//) Espaço pleural EXPIRAÇÃO Diafragma (a) Em REPOUSO, diafragma relaxado Patm=760 mmHg Pintrapulm=760+3mmHg Pintrapleural=760-4mmHg Saída de ar (c) Diafragma relaxa, volume torácico diminui 25 Espirometria Prova de Função Pulmonar ou Prova Ventilatória regista a velocidade e a volume de ar que um indivíduo é capaz de inspirar e expirar Tambor flutuante Tambor de registo Bocal Ar Água 26 13 29/10/2014 Espirometria Espaço morto ~3000mL ~4600mL Volume corrente (tidal)~500mL ~1100mL ~1200mL 27 Ganong Volume pulmonar vs condições patológicas ↑complacência Confluência alveolar Normal Fibrose ↓complacência Liquido e cel sanguíneas nos alvéolos Paredes alveolares espesssadas por edema Pneumonia Pressão Transpulmonar (cmH2O) =Palveolar - Ppleural (força que mantém o parênquima expandido) Ppl > 0 logo Pa > Ppl = tendência à expansão pulmonar. Ptp < 0 logo Pa > Ppl = tendência à contração pulmonar 28 14 29/10/2014 TROCAS GASOSAS 29 Composição do ar atmosférico Oxigénio (O2) 20% Azoto (N2) 78% Árgon 0.9% Outros gases 0.17% Dióxido de carbono (CO2) 0,03% Pressão atmosférica = 760 mmHg 30 15 29/10/2014 Lei de Boyle(-Mariotte) “Mantendo a temperatura constante, a Pressão e o Volume de um gás num sistema estão inversamente relacionados“ P1V1 = P2V2 O que acontece ao volume se aumentarmos a pressão exercida? V1 = 1,0L P1 = 100 mmHg V2 = 0,5L P2 = 200 mmHg 31 Lei de Dalton “Cada gás numa mistura de gases exerce uma pressão independente dos outros gases presentes” ou “A pressão total de uma mistura de gases é igual à soma das pressões dos gases individuais.” + = ? 32 16 29/10/2014 Lei de Charles “Assumindo uma pressão constante, o volume de uma certa quantidade de gás é directamente proporcional à sua temperatura absoluta.” VT O que acontece elevando a temperatura a 250ºC? 33 Lei de Henry “Assumindo uma temperatura constante, no interface água-ar, a quantidade de gás que se dissolve na água é determinada pela sua solubilidade na água e a sua pressão parcial no ar” Solubilidade de um gás é afectada por: • coeficiente de solubilidade do gás; • gradiente de pressão; • temperatura. 34 17 29/10/2014 Lei de Henry Ar Ar Oxigénio Tempo Estado inicial Estado de equilíbrio Ar Ar Dióxido de carbono Tempo Estado inicial 20x a qnt de O2! Estado de equilíbrio 35 Pressões parciais dos gases Respiração externa Ar inspirado Ar expirado O2 = 158,0 CO2 = 0,3 H2O = 5,7 N2 = 596,0 O2 = 116,0 CO2 = 32,0 H2O = 47,0 N2 = 565,0 Espaço morto Alvéolos Derivação fisiológica Hemicárdio direito O2 = 40,0 CO2 = 46,0 H2O = 47,0 N2 = 573,0 Respiração interna Hemicárdio esquerdo Veias Artérias Capilares O2 = 95,0 CO2 = 40,0 H2O = 47,0 N2 = 573,0 O2 = 40,0 CO2 = 46,0 H2O = 47,0 N2 = 573,0 Tecidos 36 Ganong 18 29/10/2014 Pressão Parcial (mmHg) Pressões parciais dos gases Ar Pulmões Sangue Tecidos 37 Kinney JM: Transport of carbon dioxide in blood. Anesthesiology 1960;21:615. (Ganong) Perfusão - ventilação ↓fluxo ar ↓PO2 nos vasos sanguíneos ↑fluxo ar Resposta a↓ ventilação ↑PO2 nos vasos sanguíneos Resposta a↑ ventilação Vasodilatação dos vasos pulmonares Vasoconstrição vasos pulmonares ↓fluxo sangue ↑fluxo sangue Perfusão ajustada a alterações na ventilação ↓fluxo sangue ↓PCO2 alveolar Resposta a↓ perfusão ↑fluxo sangue ↑PCO2 alveolar Resposta a↑ perfusão Constrição dos bronquíolos Dilatação dos bronquíolos ↓fluxo ar Ventilação ajustada a alterações na perfusão ↑fluxo ar 38 19 29/10/2014 Membrana respiratória Produção Surfatante Membrana basal fundida 39 http://info.visiblebody.com/bid/304038/Anatomy-and-Physiology-Gas-Exchange Membrana respiratória Ar alveolar Ar alveolar 40 20 29/10/2014 Membrana respiratória Surfactante Ar no espaço alveolar Epitélio alveolar Membranas basais fundidas Núcleo da célula endotelial Lúmen capilar Eritrócito 41 Surfactante e tensão superficial Espaço aéreo Ácidos gordos Colina Glicerol Aminoácidos Outros Funções: •↓ tensão superficial •↑ complacência pulmonar ↓ esforço respiratório; • Evitar atelectasia (colapso do parênquima pulmonar) no fim da expiração; • Facilitar o recrutamento do parênquima colapsado. Wright JR: Metabolism and turnover of lung surfactant. Am Rev Respir Dis, 1987;136:426.); Ganong 42 21 29/10/2014 Surfactante e tensão superficial Sem surfactante r=1 T=2 P = (2x2)/1 = 4 r=2 T=2 P = (2x2)/2 = 2 O surfactante reduz a tensão superficial. A pressão é equalizada nas esferas maior e mais pequena. Com surfactante Lei de LaPlace: P=2T/r P=pressão T= tensão superficial r = raio “se duas esferas apresentam a mesma tensão superficial, a mais pequena apresenta a maior pressão” Berne & Levy 43 Surfactante e tensão superficial Fim da expiração (Tensão superficial diminuída) Fim da inspiração (Tensão superficial aumentada) 44 22 29/10/2014 Síndrome de dificuldade respiratória do recém-nascido Traqueia Alvéolos normais Pulmão Alvéolos colapsados Alvéolos normais Alvéolos colapsados 45 Hipóxia = Baixa concentração de oxigénio nos tecidos orgânicos Hipóxica Anémica (↓ PO2 arterial) (↓ O2 ligado à hemoglobina) Isquémica Histotóxica (↓ fluxo sangue) (↓ utilização celular do O2) 46 23 29/10/2014 Hipóxia hipóxica: efeito da altitude 47 Hipóxia hipóxica Por dificuldade nas trocas gasosas com os capilares alveolares normal 48 24 29/10/2014 TRANSPORTE DOS GASES 49 Transporte dos gases Cadeia α Cadeia β Grupo Heme Anel de porfirina 50 25 29/10/2014 Troca de gases através da membrana respiratória O2 Hb-O2: 98,5% Plasma: 1,5% CO2 Hb-CO2: 23% Plasma: 7% HCO3-: 70% Legenda: Hb - Hemoglobina HbCO2 - Carbohemoglobina HbO2 - Oxihemoglobina HHb - Desoxihemoglobina CAH - Anidrase carbónica 51 Transporte do O2 Qual é a importância da hemoglobina? 52 26 29/10/2014 Hemoglobina (a) O2 transportado no sangue sem hemoglobina. PO2 alveolar = PO2 arterial (b) O2 transportado a PO2 normal no sangue com hemoglobina. (c) O2 transportado a PO2 diminuída no sangue com hemoglobina. 53 Curva de dissociação de Oxigénio-Hemoglobina Percentagem de saturação de O2 da hemoglobina (%) Sangue completamente oxigenado 22% Tecidos sistémicos Sangue desoxigenado (exercício) 54 27 29/10/2014 Curvas de dissociação de Oxigénio-Hemoglobina Efeito do pH (efeito de Bohr) Efeito da temperatura normal normal 55 Curvas de dissociação de Oxigénio-Hemoglobina Efeito da PCO2 Efeito do 2,3-Difosfoglicerato Hipóxia ↑ produção 2,3 DPG/lig à HHb enfraquece a ligação O2-Hb liberta O2 a menor pressão 56 28 29/10/2014 Hemoglobina fetal e mioglobina HbF = Hemoglobina fetal HbA = Hemoglobina adulto Mb = Mioglobina 57 Transporte de CO2 58 29 29/10/2014 Hipóxia anémica Hipóxica Anémica (↓ PO2 arterial) (↓ O2 ligado à hemoglobina) Isquémica Histotóxica (↓ fluxo sangue) (↓ utilização celular do O2) CAUSAS: Hemorragia Hemoglobina ligação à Hemoglobina Monóxido de carbono Anemia = síndrome na qual a capacidade do sangue para transportar oxigénio para os tecidos está reduzida, seja pela diminuição dos eritrócitos seja pela diminuição da hemoglobina 59 Hipóxia isquémica Hipóxica Anémica (↓ PO2 arterial) (↓ O2 ligado à hemoglobina) Isquémica Histotóxica (↓ fluxo sangue) (↓ utilização celular do O2) Causas: Trombose AVC, enfarte Insuciência cardíaca 60 30 29/10/2014 Troca dos gases nos tecidos Legenda: Hb - Hemoglobina HbCO2 - Carbohemoglobina HbO2 - Oxihemoglobina HHb - Desoxihemoglobina CAH - Anidrase carbónica 61 Hipóxia histotóxica Hipóxica Anémica (↓ PO2 arterial) (↓ O2 ligado à hemoglobina) Isquémica Histotóxica (↓ fluxo sangue) (↓ utilização celular do O2) CAUSAS: Cianeto Álcool Etc 62 31 29/10/2014 CONTROLO RESPIRATÓRIO 63 Centros de controlo respiratório Ponte Centro respiratório pontino Centro pneumotáxico (determ. V inspiração) Centro apneustico (estim. DRG) NTS: mov. Inspiratórios Quimiorreceptores centrais Grupo respiratório dorsal (DRG) Bulbo Raquidiano Grupo respiratório ventral (VRG) Ramb, Amb, Complexo Pre-Bötzinger: Ritmo; expiração forçada Quimiorreceptores periféricos Centros integradores espinhais Aorta Coração 64 32 29/10/2014 Quimiorreceptores centrais Sangue venoso 65 Quimiorreceptores periféricos Fibra sensorial do nervo glossofaríngeo (IX) Fibras sensoriais do nervo vago (X) Bulbo Corpos carotídeos Quimiorreceptores periféricos Artéria carótida comum Corpos aórticos Aorta Coração 66 Saladin 33 29/10/2014 Quimiorreceptores periféricos Nervos parassimpáticos (IX) e célula ganglionar Célula do corpo carotídeo (célula quimiorreceptora: O2, CO2 e pH) Nervo simpático (do gânglio cervical superior) Artéria carótida interna Artéria carótida externa e ramos vasculares Tamanho real do corpo carotídeo (3x6mm) Artéria carótida comum 67 Controlo da ventilação Distensão Mecano receptores Impulsos nervosos Impulsos nervosos Ventilação Berne & Levy Perfusão Barreira capilar alveolar Difusão Sangue 68 34 29/10/2014 Patologias respiratórias associadas ao tabaco 30% das mortes por cancro; 97% do cancro da laringe; 90% das mortes por cancro do pulmão; 85% das mortes por bronquite e enfisema; 50% dos casos de cancro de pele; 25% das mortes por doença cardíaca; 25% das mortes por AVC; ... 100 000 000 mortos durante o século XX 5 400 000 mortos durante o ano de 2004 69 Patologias respiratórias associadas ao tabaco Tumores Pulmão de indivíduo saudável (superfície mediastinica) Pulmão de indivíduo fumador com carcinoma Neoplasia 70 35 29/10/2014 Referências bibliográficas Barrett et al, 2010. Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd Edition, Lange, McGraw-Hill Guyton & Hall, 2006. Textbook of medical physiology, Elsevier Saunders Koeppen & Stanton, 2010. Berne & Levy Physiology, 6th Ed. Mosby Elsevier Saladin, 2012. Anatomy & Physiology: The Unity of Form and Function, 6th Ed., Georgia College and State University Seeley, 2011. Anatomia e Fisiologia, 8ª Ed., Editora Lusodidacta Tresguerres, 2010. Fisiologia Humana, 4ª Ed., Mcgraw-hill 71 . FIM OBRIGADO pela Atenção! 72 36
