fisiologia humana 7 - sistema respiratório
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INTRODUINTRODUÇÇÃOÃO� O sistema respiratório humano éconstituído por um par de pulmões e por vários órgãos que conduzem o ar para dentro e para fora das cavidades pulmonares.
� FUNÇÃO� Trocas Gasosas� Defesa� Regulação da temperatura� Fonação� Manutenção do equilíbrio ácido-básico
ANANÁÁTOMOTOMO--FISIOLOGIA DO FISIOLOGIA DO SISTEMA RESPIRATSISTEMA RESPIRATÓÓRIORIO
� Divisão Estrutural do Sistema Respiratório
� Sistema Respiratório Superior� Nariz, Faringe e estruturas associadas
� Sistema Respiratório Inferior� Laringe, Traquéia, Brônquios e Pulmões
MSc Lorena Almeida de Melo
ANANÁÁTOMOTOMO--FISIOLOGIA DO FISIOLOGIA DO SISTEMA RESPIRATSISTEMA RESPIRATÓÓRIORIO
� Divisão Funcional do Sistema Respiratório
� Porção Respiratória
� Responsável pelas trocas gasosas;� Inclui os bronquíolos respiratórios, os ductos e sacos alveolares;
� Bronquíolos respiratórios – possuem alvéolos em suas parede;
� Ductos e sacos alveolares – possuem alvéolos
MSc Lorena Almeida de Melo
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MSc Lorena Almeida de Melo
� Cavidade Nasal� Tem a função de aquecer e filtrar o ar que entra no sistema respiratório.
� Faringe� É uma estrutura que conduz o ar e alimento;� O ar vai para a laringe;� O alimento vai para o esôfago;� A epiglote é uma estrutura que tapa a laringe, não permitindo a passagem de comida para os pulmões;
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� Laringe� Conduz o ar;� Local onde fica as cordas focais – importante para a fala;
� Traquéia� Principal via aérea condutora;� Grande tubo constituído por pequenos anéis de cartilagem;
� Revestimento – células secretoras e muco e células ciliadas (remoção de partículas estranhas);
� Contém músculo liso.
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� Brônquios
� São formados pela divisão da traquéia;
� Entram nos pulmões e ali sofrem inúmeras bifurcações;
� Divisão� Brônquio Principal Direito – pulmão direito; vertical; curto; mais largo;
� Brônquio Principal Esquerdo – pulmão esquerdo
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� Bronquíolos� Pequenos canais de ar
� Bifurcação em bronquíolos menores, terminando em pequenas dilatações denominadas alvéolos.
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� Pulmões� Localização dos Pulmões� São órgãos pares – localizados no interior da caixa torácica, formada na frente pelo esterno, atrás pela coluna vertebral e fechada inferiormente pelo diafragma.
� Pleuras parietal e visceral
� Envolvem e protegem cada pulmão
� Pleura parietal – lâmina superficial reveste a parede da cavidade torácica;
� Pleura visceral – lâmina profunda recobre os próprios pulmões
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� Alvéolos� São pequenos sacos que ficam no final dos menores bronquíolos;
� Os alvéolos são envolvidos por uma série de vasos sanguíneos.
� Como a parede dos alvéolos é fina, as trocas gasosas ocorrem nesse local;
� Cada pulmão contém aproximadamente 300 milhões de alvéolos.
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VENTILAVENTILAÇÇÃO PULMONARÃO PULMONAR
� Processo pelo qual os gases são trocados entre a atmosfera e os alvéolos.
� O ar flui entre a atmosfera e os pulmões devido às diferença alternadas de pressão criadas pela contração e relaxamento dos músculos respiratórios.
MSc Lorena Almeida de Melo
LEI DE BOYLELEI DE BOYLE
� Existe uma relação inversa entre volume pressão.
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VENTILAVENTILAÇÇÃO PULMONARÃO PULMONAR
� INSPIRAÇÃO
� Entrada de ar para os pulmões;� Processo ativo.� Antes de cada inspiração a pressão do ar dentro do pulmão – igual a pressão atmosférica (760 mmHg = 1 atm);
� Para o ar entrar nos pulmões – a pressão dentro dos alvéolos deve ser menor do que a pressão atmosférica.
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VENTILAVENTILAÇÇÃO PULMONARÃO PULMONAR
� INSPIRAÇÃO� Contração dos músculos inspiratórios
� Principal músculo é o diafragma (responsável por 2/3 de ar que entra nos pulmões);
� Aumenta as dimensões vertical, anteroposterior e lateral da caixa torácica;
� Outro mm. importante é o intercostal externo –aumentam o vol. anteroposterior do tórax;
� Inspirações forçadas profundas – músculos acessórios (esternocledoimastóideo, escalenos).
� À medida que o volume dos pulmões aumenta o ar flui de uma região de pressão mais alta para uma região de pressão mais baixa.
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VENTILAÇÃO PULMONAR
� Expiração
� Saída de ar para os pulmões.
� Processo passivo (não estão envolvidos contrações musculares) – retração elástica;
� Forças que contribuem para expiração� Retração das fibras elásticas – esticadas durante a inspiração;
� Tração (para dentro) da tensão superficial devido à película de líquido alveolar.
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VENTILAÇÃO PULMONAR
� Diminuição da caixa torácica e pulmões� Músculos inspiratórios relaxam – reduzindo o volume do pulmão e aumentando a pressão alveolar
� Saída de ar devido à pressão positiva que se forma no interior dos pulmões em relação ao ar atmosférico;
� A expiração se torna ativa quando há a necessidade de se expelir um volume de ar além do normalmente expelido (exercício) –contração dos mm. respiratórios.
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Fatores Que Afetam a Ventilação Pulmonar
� Tensão superficial do líquido alveolar
� Origina-se em todas as interfaces ar-água –moléculas polares de água são mais fortemente atraídas umas as outras do que as moléculas gasosas no ar;
� Quando o líquido circunda uma esfera de ar –alvéolo – a tensão superficial – força para dentro – tendendo a colabamento alveolar;
� Durante a respiração a tensão superficial deve ser superada para expandir os pulmões;
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Fatores Que Afetam a Ventilação Pulmonar
� Tensão superficial do líquido alveolar
� Surfactante� É uma mistura complexa de diversos fosfolipídios, proteínas e íons.
� Função: Diminuir a tensão superficial dos alvéolos.
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Fatores Que Afetam a Ventilação Pulmonar
� Complacência dos Pulmões
� Refere-se a quanto esforço é necessário para expandir os pulmões e a parede torácica;
� Complacência alta – pulmões e a parede torácica fácil expansão;
� Complacência baixa – resistência à expansão;� Fatores que afetam a complacência –elasticidade e tensão superficial.
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Fatores Que Afetam a Ventilação Pulmonar
� Resistência da Via Aérea
� Durante a inspiração – redução da resistência das vias aéreas a passagem do ar;
� Durante a expiração – aumento da resistência das vias aéreas com a redução do diâmetro dos bronquíolos.
� Fluxo= Pressão/Resistência
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Volumes Pulmonares
� Volume corrente – vol. de ar que entra e sai do pulmão durante a inspiração e expiração normal (repouso) – 500 ml
� Volume de reserva inspiratório – vol. extra de ar que pode ser inspirado além do volume corrente –3100 ml
� Volume de reserva expiratório – vol. de ar que ainda pode ser expirado de maneira forçada após expiração normal – 1200 ml
� Volume de residual – vol. de ar que ainda permanece nos pulmões após expiração forçada. Representa o ar que não pode ser removido dos pulmões - 1200 ml.
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Capacidades Pulmonares
� Capacidade inspiratória – Vol. corrente + vol. de reserva inspiratório. Quantidade máxima de ar que uma pessoa pode inspirar a partir do final da expiração – 500+3100= 3600 ml;
� Capacidade funcional residual – vol. de reserva expiratório + vol. residual – 1200+1200= 2400 ml
� Capacidade vital – vol. de ar que ainda pode ser expirado de maneira forçada após expiração normal – 4800 ml (VRInsp+Vc+VRExp)
� Capacidade pulmonar total – vol. de ar contido nos pulmões no final de uma inspiração máxima - 5800 ml.
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Ventilação Alveolar
� É a quantidade de ar novo que alcança as áreas pulmonares de troca gasosa – alvéolos, sacos alveolares, ductos alveolares e os bronquíolos respiratórios;
� Respiração normal (repouso) – volume de ar corrente preenche até bronquíolos terminais muito pouco atinge os alvéolos;
� Como é o que o ar fresco se movimenta nesta última e curta distância dos bronquíolos terminais até os alvéolos?
� Difusão – provocada pelo movimento cinético das moléculas, cada molécula de gás se movimentando em alta velocidade por entre as outras moléculas.
� A ventilação alveolar = FR x volume corrente → VA = 12x500 = 6000 ml/min;
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Efeito do Espaço Morto sobre a Ventilação Alveolar
� Espaço morto: vias respiratórias onde não ocorrem as trocas gasosas.
� Ar que entra nas via respiratória, mas nunca alcança as zonas de troca gasosa.
� Volume normal do espaço morto é de 150 mililitros
� VA = 12 x (500-150) = 4200 ml/min.MSc Lorena Almeida de Melo
Troca de Oxigênio e Dióxido de Carbono
� O O2 do ar penetra nos alvéolos, difunde-se para o sangue - tecido;
� O CO2 se difunde dos tecidos para o sangue - alvéolos - ar atmosférico
� Difusão dos Gases Através da Membrana Respiratória� Para a difusão dos gases, estes devem transpor a membrana respiratória;
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Troca de Oxigênio e Dióxido de Carbono
� Fatores que podem afetar a difusão
� Espessura da membrana; � Fibrose, edema pulmonar - ⇑ espessura, ⇓ difusão
� Área superficial da membrana; � Enfisema pulmonar - ⇓ área de superfície, ⇓ difusão
� Velocidade de difusão do gás específico;
� Diferença de pressão entre os dois lados a membrana
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Troca de Oxigênio e Dióxido de Carbono
� Lei de Dalton� Cada gás em uma mistura de gases exerce sua própria pressão como se todos os outros gases não estivessem presentes;
� Pressão Parcial – pressão parcial de um gás específico em uma mistura;
� Ar atmosférico = PN2 + PO2+ PH2O + PCO2 + P outros gases;
� Importância das pressões parciais � Determinam o movimento do oxigênio e gás carbônico entre a atmosfera – pulmões – sangue – células corporais;
� O gás se propaga de uma área de maior pressão parcial para uma com menor pressão parcial.
Respiração Externa e Interna
� Respiração Externa
� Troca de O2 e CO2 entre o ar nos alvéolos dos pulmões e o sangue nos capilares.
� Finalidade: conversão de sangue desoxigenado (vem do lado direito do coração) para sangue oxigenado (retorna para o lado esquerdo do coração).
� O sangue desoxigenado é bombeado pelo ventrículo D (artérias pulmonares) para os capilares pulmonares que circundam o alvéolo;
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Respiração Externa e Interna� Respiração Externa
� As pressões parciais dos gases � PO2 sangue desoxigenado = 40 mmHg� PO2 do ar alveolar = 105 mmHg
� Por diferença de pressão há difusão efetiva de O2 dos alvéolos para os capilares até que seja alcançado o equilíbrio.
� A pressão de O2 do sangue agora oxigenado aumenta para 105 mmHg;
� Como o sangue sai dos capilares próximos dos alvéolos mistura-se com o pequeno volume de sangue que flui pelas partes condutoras do sistema respiratório onde não ocorre troca gasosa – a PO2 nas veias pulmonares = 100 mmHg;
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Respiração Externa e Interna
� Respiração Externa
� CO2 se difunde na direção oposta – sangue desoxigenado → alvéolo
� PCO2 do sangue desoxigenado = 45 mmHg;
� PCO2 do ar alveolar = 40 mmHg
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Respiração Externa e Interna� Respiração Interna
� Troca de oxigênio e dióxido de carbono entre os capilares sistêmicos e as células teciduais.
� Finalidade: conversão do sangue oxigenado em sangue desoxigenado.
� PO2 sangue oxigenado nos capilares teciduais = 100 mmHg� PO2 células teciduais = 40 mmHg.
� Devido à diferença na PO2 o oxigênio se difunde do sangue oxigenado – líquido intersticial – células teciduais.
� Enquanto o O2 se difunde dos capilares teciduais para as células o CO2 se difunde na direção oposta
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Respiração Externa e Interna
� Respiração Interna
� PCO2 sangue oxigenado nos capilares teciduais = 40 mmHg.
� PCO2 células teciduais = 45 mmHg.
� O sangue desoxigenado retorna para o coração e ébombeado para os pulmões – respiração externa
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Transporte de O2 e CO2 no Sangue
� Transporte de Oxigênio
� Após a difusão do O2 dos alvéolos para o sangue, ele é transportado para os tecidos;
� 98,5 % são transportados em combinação com a hemoglobina;
� 1,5 % dissolvidos no plasma (baixa solubilidade em água)
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Transporte de O2 e CO2 no Sangue
� Transporte de Gás Carbônico
� É transportado dos tecidos para o sangue;� Formas de transporte
� Dissolvido no plasma (7%);� Compostos carbamino (23%)
� Combinação com o grupos amino dos aminoácidos e proteínas presente no sangue (hemoglobina) – composto carabamino;
� O CO2 é transportado ligado aos aminoácidos da parte globina da hemoglobina – carbaminoemoglobina (HbCO2)
� Íon bicarbonato (HCO3)MSc Lorena Almeida de Melo
Transporte de O2
� Hemoglobina� Proteína do tipo globina.� Grupo Heme� Íon Ferro
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Relação entre a Hemoglobina e a Pressão Parcial de oxigênio
� O fator mais importante que determina quanto do O2 se combina com a hemoglobina – PO2 - ↑PO2 mais O2 se combina com Hb.
� Hb + O2 ↔ HbO2
� Quando a hemoglobina reduzida (Hb -desoxiemoglobina) é convertida em HbO2 –hemoglobina saturada. Ex: capilares pulmonares
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� Acidez� à medida que a acidez aumenta (↓ pH) a afinidade da hemoglobina com o O2 diminui e o O2 se separa mais facilmente da hemoglobina;
� Pressão parcial do dióxido de carbono� ↑ PCO2 a Hb libera o O2 mais facilmente;
� Temperatura� Um aumento na temperatura corporal aumenta a quantidade de O2 liberado pela hemoglobina;
� BPG (2,3-bifosfoglicerato)� Substância encontrada nas células sangüíneas vermelhas – diminui a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio;
Fatores que afetam a afinidade de hemoglobina pelo Oxigênio
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ÍÍons Bicarbonato (70%)ons Bicarbonato (70%)� O CO2 é transportado no plasma como íons bicarbonato
(HCO3-);� CO2 + H20 ↔ H2C03 ↔ H+ + HCO3-� Quando o CO2 se difunde para os capilares teciduais e entra
nas células sangüíneas vermelhas – reage com a água –ação da enzima anidrase carbônica (AC) – ácido carbônico –H+ + HCO3-
� Com o acúmulo de HCO3- nas células sangüíneas vermelhas – parte se difunde para fora (plasma) baixando gradiente de concentração;
� Entrada de íons cloreto – do plasma para as células sangüíneas vermelhas;
� O efeito final dessas reações é que o CO2 é removido das células teciduais e transportado no plasma como HCO3- ;
� Nos pulmões o CO2 se difunde do plasma para o alvéolo;
AC
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REGULAÇÃO DA RESPIRAÇÃO� O sistema nervoso ajusta a ventilação às necessidades do
corpo, de modo que as pressões parciais de O2 e CO2 no sangue arterial pouco se alteram; mesmo durante exercícios extenuantes.
� Repouso – 200 ml de O2 – usados pelas células corporais;� Exercício – aumenta 15-20 vezes o consumo de O2;� Papel do Centro Respiratório
� Centro respiratório: área na qual os impulsos nervosos são enviados para os músculos respiratórios;
� Consiste – aglomerados de neurônios – bilateralmente no bulbo e na ponte do encéfalo;
� Divisão Funcional dos Neurônios � Área de periodicidade bulbar – bulbo;� Área pneumotáxica – ponte;� Área apnêustica – ponte
MSc Lorena Almeida de Melo
ÁREA DE PERIODICIDADE BULBAR
� Controla o ritmo básico da respiração –repouso – 2” de inspiração e 3” expiração.
� Dentro da área de periodicidade bulbar –neurônios inspiratórios e expiratórios.
� O ritmo básico da respiração inicia com os impulsos nervosos gerados na área inspiratória.
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CENTRO RESPIRATÓRIO
MSc Lorena Almeida de Melo
� Área Pneumotáxica� Ajuda a coordenar a transição entre a inspiração e a expiração;
� Transmite impulsos inibidores para área respiratória –desliga a área inspiratória antes que os pulmões fiquem completamente cheios de ar (limitam a duração da inspiração facilitando o inicio da expiração).
� Área Apnêustica� Esta área envia impulsos estimulatórios para a área inspiratória que ativa e prolonga a inspiração –inibindo a expiração.
REGULAÇÃO DO CENTRO RESPIRATÓRIO
MSc Lorena Almeida de Melo
� Regulação do Centro Respiratório� O ritmo respiratório pode ser modificado em repostas a influxo provenientes de outras regiões do encéfalo e de receptores situados na parte periférica do sistema nervoso.
� Fatores que influenciam a regulação da respiração
� Influências Corticais na Respiração
� Podemos controlar nosso padrão respiratório por curto período de tempo – conexões do córtex com o centro respiratório.
� Limitada pelos níveis de CO2 e H+ - impulsos nervosos são enviados ao longo dos nervos frênicos e intercostais para os músculos inspiratórios e a respiração recomeça.
REGULAÇÃO DO CENTRO RESPIRATÓRIO
MSc Lorena Almeida de Melo
� Regulação do Centro Respiratório� Regulação Química da Respiração
�O sistema respiratório funciona para manter níveis adequados de CO2 e O2.
�Quimiorreceptores centrais (bulbo) e quimiorreceptores periféricos (paredes das artérias sistêmicas).