Fisiologia Respiratória

Como o ar chega até nossas células?Quais as condições limitantes e leis que regem

esta ação?

Sistema respiratório

• Dividi-se em:– Zona de respiratória: local de trocas gasosas entre

ar e sangue;– Zona de condução: leva o ar para a zona

respiratória.

• As trocas de gases entre ar e sangue ocorrem através das paredes dos alvéolos respiratórios.

Respiração inclui 3 funções:

• Ventilação: respiração externa, inspirar e expirar, troca de gases (oxigênio e dióxido de carbono) entre o ar e o sangue;

• Troca gasosa: ocorre entre o ar e o sangue nos pulmões e o sangue e os tecidos do corpo;

• Utilização de oxigênio: pelos tecidos na respiração celular;

• Denomina-se de respiração interna a troca entre o sangue e outros tecidos e o uso de oxigênio pelos mesmos.

Mecânica ventilatória

• A ventilação é o processo mecânico que move o ar para o interior e para o exterior dos pulmões;– Como a concentração de ar é maior nos pulmões que no

sangue, o oxigênio difunde-se do ar para o sangue;– Inversamente, o dióxido de carbono move-se do sangue

para o ar nos pulmões através de difusão para baixo do seu gradiente de concentração.

Consequência das trocas gasosas:

• Ar inspirado tem mais oxigênio e menos dióxido de carbono que o ar expirado;

• O sangue que deixa os pulmões (veias pulmonares) apresenta maior concentração de oxigênio e menor de dióxido de carbono que o sangue liberado para o pulmão pelas artérias pulmonares.

• Isto deve-se à atuação dos pulmões que faz o sangue entrar em equilíbrio gasoso com o ar.

Consequência das trocas gasosas:

• Toda troca gasosa entre o ar e o sangue ocorre inteiramente pela difusão através do tecido pulmonar.

• A difusão é muito rápida devido a grande área superficial dos pulmões e da pequena distância de difusão entre o sangue e o ar.

Estrutura do sistema respiratório

Zona de condução e zona respiratóriaestruturas de passagem do ar até os bronquíolos e alvéolos

Trajeto do ar• O ar entra nos bronquíolos respiratórios a partir

dos bronquíolos terminais, estes são vias aéreas estreitas formadas a partir de divisões sucessivas dos brônquios principais direito e esquerdo.

• Estas passagem direita e esquerda por sua vez formam continuidade com a traquéia, localizada em frente ao esôfago.

Trajeto do ar• O ar entra na traquéia pela faringe, uma cavidade

localizada atrás do palato que recebe o conteúdo tanto da passagem oral como nasal.

• Entretanto para que o ar entre ou saia da traquéia e dos pulmões ele deve passar pela glote, localizada entre as pregas vocais.

• As pregas vocais fazem parte da laringe, que protege a entrada da traquéia.

• O chamado Pomo da Adão é formado pela maior cartilagem da laringe.

Resumindo:• A zona da condução consiste na boca, nariz, faringe,

laringe, traquéia, nos brônquios principais e ramificações sucessivas até e inclusive os brônquios terminais.

• Além da condução de ar para zona respiratória essas estruturas tem por função:– Aquecimento e umidificação do ar inspirado;– Filtração e limpeza do ar.

Aquecimento, umidificação:

• Independente da temperatura e umidade do ambiente, quando o ar inspirado chega a zona respiratória esta à 37oC e saturado de vapor de água, para garantir a manutenção da temperatura corporal interna constante e que o delicado tecido pulmonar fique protegido contra ressecamento.

Filtração e limpeza• O muco secretado pelas células da zona de condução

aprisionam pequenas partículas do ar inspirado, realizando a filtração, este muco move-se ao longo da zona de condução 1 a 2 cm/min. pela ação de cílios que se projetam das células que revestem essa zona.

• Existem cerca da 300 cílios por célula que movem o muco em direção a laringe onde pode ser deglutido ou expectorado.

• Os alvéolos em si são mantidos limpos pela ação dos macrófagos residentes.

Cavidade torácica• O diafragma consiste de uma lâmina de tecido estriado

em forma de cúpula que divide a cavidade corporal anterior em duas partes.

• Área abaixo é a abdominopélvica (fígado, pâncreas, sistema gastrointestinal, baço, geniturinário, e outros);

• Acima é a torácica (contem na região central o coração, grandes vasos, traquéia, esôfago, timo e é preenchida pelos pulmões).

Cavidade torácica• As estruturas do mediastino são envoltas por

duas camadas de membranas epitelial úmida chamadas de membranas pleurais;

• A camada superficial, pleura parietal, reveste o interior da cavidade torácica;

• A camada profunda, pleura visceral, reveste a superfície dos pulmões.

Cavidade torácica• Os pulmões normalmente preenchem a cavidade

torácica, deste modo a pleura visceral é empurrada contra a pleura parietal não existindo, em condições normais, ar entre elas, ou existe muito pouco.

• Contudo temos um espaço potencial, a cavidade pleural, que pode tornar-se um espaço real se as pleuras visceral e parietal se separam quando um pulmão colapsa.

Ciclo pulmonar na respiração

• O pulmão tem por função a hematose, a qual ocorre ao nível dos alvéolos e dos capilares sanguíneos pulmonares.

• Para que o ciclo seja bem realizado, são necessários os seguintes processos:

Ciclo pulmonar na respiração• Ventilação: processo cíclico de inspiração e expiração, no qual

determinado volume de ar entra nos pulmões e aproximadamente igual volume sai;

• Difusão: processo que assegura a passagem de oxigênio do alvéolo para o capilar e de gás carbônico do capilar para o alvéolo;

• Perfusão: processo pelo qual o sangue venoso é carregado através do leito vascular dos capilares pulmonares a fim de hematosar-se.

Via aérea

Ventilação

Difusão

Perfusão

CO2 O2

alvéolo

Capilar pulmonar

Aspectos físicos da ventilação• O movimento de ar da zona de maior para de menor

pressão, entre a zona de condução e os bronquíolos terminais, ocorre em consequência da diferença de pressão entre as duas extremidades das vias aéreas.

• O fluxo do ar, como o fluxo do sangue através dos vasos é diretamente proporcional a resistência de atrito ao fluxo.

Aspectos físicos da ventilação

• As diferenças de pressão do sistema pulmonar são induzidas por alterações dos volumes pulmonares.

• A complacência, elasticidade e tensão superficial dos pulmões são propriedades físicas que afetam o seu funcionamento.

Pressões intrapulmonar e intrapleural

• Como os pulmões normalmente permanecem em contato com a parede torácica, ele expandem-se e contraem-se junto com a cavidade durante os movimentos respiratórios.

• O ar entra nos pulmões durante a inspiração por que a pressão atmosférica é maior que a intrapulmonar ou intra-alveolar.

Pressões intrapulmonar e intrapleural

• Para que o ar entre nos pulmões a pressão intrapulmonar deve cair abaixo de atmosférica para causar a inspiração, sendo denominada pressão subatmosférica ou pressão negativa. – Durante a inspiração tranquila a pressão

intrapulmonar pode diminuir para -3 mmHg abaixo da pressão atmosférica.

Pressões intrapulmonar e intrapleural

• Por outro lado a expiração ocorre quando a pressão intrapulmonar é superior a pressão atmosférica.– Durante a expiração tranquila a pressão intrapulmonar

pode aumentar até pelo menos +3 mmHg acima da pressão atmosférica.

Pressões intrapulmonar e intrapleural

• A ausência de ar no espaço intrapleural produz uma pressão intrapleural subatmosférica que é inferior à pressão intrapulmonar.

• Logo surge a pressão transpulmonar ou transmural – a qual é a diferença entre a pressão intrapulmonar e a pressão intrapleural.

Pressões intrapulmonar e intrapleural

• Como a pressão dentro do pulmão – intrapulmonar , é maior que a pressão fora do pulmão – intrapleural, a diferença de pressão – transpulmonar, mantêm os pulmões contra a parede torácica.

• Deste modo, as alterações do volume pulmonar são proporcionais às alterações do volume torácico durante a inspiração e expiração.

Lei de Boyle• Afirma que a pressão de uma determinada quantidade de gás

é inversamente proporcional ao seu volume,logo,– um aumento do volume pulmonar durante a inspiração

diminui a pressão intrapulmonar a níveis subatmosféricos e, consequentemente, o ar entra.

– Por outro lado uma diminuição do volume pulmonar aumenta a pressão intrapulmonar acima da pressão atmosférica e o ar é expelido dos pulmões.

Propriedades físicas dos pulmões

• Para que a inspiração ocorra, os pulmões devem ser capazes de expandir-se quando distendidos, devem possuir alta complacência.

• Para que a expiração ocorra, os pulmões devem diminuir de tamanho quando essa tensão é liberada, devem possuir elasticidade.

• A tendência de diminuir de tamanho é também auxiliada pelas forças de tensão superficial no interior dos alvéolos.

Complacência

• O pulmão pode distender-se cem vezes mais que um balão infantil, essa distendibilidade é o que denominamos de complacência.

» Ou seja,

• A alteração do volume pulmonar por alteração da pressão transpulmonar

Elasticidade • A tendência de uma estrutura voltar ao tamanho inicial após

ser distendida. • Devido ao alto conteúdo de elastina,os pulmões são muito

elásticos e resistem a distensão.• Como os pulmões estão em contato com a parede torácica,

eles encontram-se sempre num estado de tensão elástica.– Na inspiração essa tensão aumenta;– Na expiração essa tensão diminui

Tensão superficial• As forças que atuam para resistir a distensão, incluem a resistência

elástica e a tensão superficial que é exercida pelo liquido no interior dos alvéolos.

• Os pulmões secretam e absorvem liquido de modo a deixar uma camada muito fina deste sobre a superfície alveolar.

• A absorção ocorre por osmose , devido ao transporte ativo de sódio e a secreção é impulsionada pelo transporte ativo de cloro para fora das células epiteliais alveolares.

• Ditar células alveolares tipo I e II e produção de surfactante

Atividade para próxima aula Pesquisar:

• Lei de Laplace• Síndrome da angustia respiratória SAR• Síndrome da angustia respiratória aguda

SARA• Asma• Enfisema• Fibrose pulmonar

Difusão

• Consiste na passagem do O2 do alvéolo para o capilar pulmonar e do CO2 do sangue pulmonar para o alvéolo.

• Necessitam passar a membrana alvéolo-capilar, a qual é constituída por:– Pequena camada liquida na superfície alveolar contendo

surfactante;– Uma camada de cél. Epiteliais da superfície alveolar;– Espaço intersticial,contendo tecido conjuntivo;– Membrana basal do capilar;– Camada de cél. endoteliais do capilar.

Difusão

Difusão

• O2 se difunde dos alvéolos para o sangue capilar pulmonar devido à diferença de pressões: – PO2 alveolar > PO2 sangue capilar

• Nos capilares periféricos o O2 se difunde para as células teciduais, pois a PO2 nestes é baixa, uma vez que o O2 ao entrar na célula é imediatamente usado.

• O CO2 forma-se continuamente pelo uso do O2 na célula, aumentando assim a PCO2 tecidual, fazendo-o difundir-se para os capilares sistêmicos.

• Ao chegar nos alvéolos a PCO2 alveolar sendo menor, permite a difusão do CO2 do sangue capilar para o alveolar.

O CO2 resultada da queima da glicose pelas células, tendo como função reativar o tampão carbônico para a manutenção do pH.

• CO2 + H2O ↔ H2CO3 (ac. Carbonico)↔ H+ + HCO3- (bicarbonato)

• Este tampão tem como finalidade manter a estabilidade do pH, pois: • CO2↑ H+↑ pH↓, o que leva a uma acidose.

• CO2↓ H+↓ pH↑, o que leva a uma alcalose.

• É mais importante manter o equilíbrio de CO2 que o de O2:

• [CO2] no ar atmosférico é praticamente 0mmHg.

• [CO2] no ar alveolar = 40mmHg.

• Pressão arterial CO2 = 40mmHg.

• Pressão venosa CO2 = 45mmHg.

• Quando o sangue venoso passa pelo pulmão deixa cerca de 5mmHg de CO2 saindo para a veia pulmonar com cerca de 40mmHg de CO2, então qualquer problema que impeça este processo em longo prazo acarretará uma acidose respiratória.

• Acidose metabólica: ocorre por problemas relativos ao metabolismo, por exemplo, excesso de produção de acido lático, no diabético o excesso de corpos cetonicos no sangue e etc... Todos estes problemas aumentam a concentração de H+ no sangue o que por sua vê diminui o pH, para compensar tem-se uma hiperventilação para retirar o CO2 em excesso, os rins aumentam a excreção de íons H+ e a reabsorção de HCO3-

• Alcalose metabólica: por problemas do metabolismo tem se a falta de íons H+ e o excesso de HCO3- o que aumenta o pH, é compensado através de uma hiperventilação e os rins aumentam a excreção de HCO3- e a reabsorção de H+ .

• Acidose respiratória: causada por uma ventilação ruim, o que aumenta a concentração de CO2 no sangue que por sua vez diminui o pH do mesmo.

• Alcalose respiratória: ocorre quando se tem uma ventilação excessiva que eleva o pH do sangue.

• O sistema renal atua em conjunto para compesar este desequilibrio.

• Acidose deprime o sistema nervoso podendo causar coma.• Alcalose excita o sistema nervoso podendo causar convulsão.

Perfusão • As arteríolas pulmonares controlam a distribuição do sangue para

os diferentes capilares pulmonares, promovendo adequação do fluxo sanguíneo e do ar.

• Os dois fatores que agem no calibre dos vasos são concentração de O2 e de H+.

• Redução de concentração de O2 gera constrição dos vasos pulmonares

• Aumento na concentração de O2 gera vasodilatação.

• Aumento de H+ gera vasoconstrição e sua redução vasodilatação.

Controle da respiração: • A respiração possui tanto o controle involuntário quanto o voluntário: • O controle voluntário existe para que possamos realizar outras funções

que sem ele seria impossível, como por exemplo, a fonação. • O controle involuntário nos mantém respirando a maior parte do tempo,

pois durante a maior parte do tempo nem lembramos de estar respirando.

• O controle da respiração é feita por dois elementos: • Voluntário: controle das atividades. • Metabólico: relacionado com a química do sangue para garantir a

respiração.