09 -Fisiologia Respiratória

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Fisiologia Humana
Prof. Dr. Marcelo Kryczyk 
Respiração 
A respiração provê oxigênio aos tecidos e remove o
dióxido de carbono. Afim de alcançar tais objetivos, a
respiração pode ser dividida em quatro funções principais:
(1)Ventilação Pulmonar;
(2)Difusão de Oxigênio e dióxido de carbono entre os
alvéolos e o sangue;
(3)Transporte de oxigênio e dióxido de carbono no sangue
e nos líquidos corporais;
(4)Regulação da Ventilação
Sistema Respiratório 
Faringe
Cordas Vocais 
Esôfago
Pulmão 
direito
Brônquio 
direito
Diafragma
Cavidade Nasal
Língua 
Laringe
Traqueia
Pulmão 
esquerdo
Brônquio 
esquerdo
Inspiração Expiração
Mecânica da Ventilação Pulmonar 
Os pulmões podem 
ser expandidos e 
contraídos por duas 
maneira 
Movimentos de subida e descida do 
diafragma para aumentar ou diminuir a 
cavidade torácica
Elevação e depressão das costelas para 
aumentar ou diminuir anteroposterior da 
cavidade torácica
“Músculos Respiratórios”
Alvéolos Bronquíolo Ramificação da artéria pulmonar 
Musc. liso
Arterial 
bronquial, 
veia e nervo
Ramificação 
de veia 
pulmonar Vasos 
linfáticos 
Alvéolos
Fibras 
elásticas 
Células do 
Tipo II 
(célula 
Surfactante)
Células 
do Tipo I
Capilar 
Macrófago Alveolar Cel. Endotelial do Capilar 
• Trocas gasosas 
• Células Alveolares do tipo I:
São maiores e finas
proporcionando aos gases
difundirem-se rapidamente
através delas.
• Células Alveolares do tipo
II: São menores, sintetizam e
secretam um composto químico
denominado de surfactante.
Circulação Pulmonar 
Mesmo com fluxo alto a pressão
arterial na circulação pulmonar é
baixa (25/8 mmHg). Resistência
da circulação pulmonar é baixa.
Circulação Pulmonar contém cerca
de 0,5 litro de sangue, ou 10% do
volume total.
Cerca de 75ml encontram-se nos
capilares (trocas gasosas),
restante nas artérias e veias
pulmonares.
A taxa de fluxo de sangue através
do pulmões é alta recebendo o
débito cardíaco total 5 L/min.
Ventilação 
Cílios 
Células 
caliciformes
Tecido Epitelial 
de Rev. Colunar
Membrana Basal
Partícula de Poeira
Camada de Muco
Solução Salina
Os cílios movem o 
muco para a faringe
-Aquecimento do ar 37°C
- Adição de vapor d´água até 100% de umidade para
hidratar o epitélio e não ressecá-lo
- Filtração de material estranho (vírus, bactérias e
partículas inorgânicas)
Ventilação 
-A respiração é um processo ativo que usa a contração
muscular para criar um gradiente de pressão.
- Fluxo de ar no trato respiratório obedece a mesma regra
do fluxo sanguíneo no sistema cardiovascular: O fluxo de ar
ocorre em resposta a um gradiente de pressão e o fluxo
diminui com a resistência.
-A pressão no sistema respiratório pode ser medida ou no
espaço de ar dos pulmões (pressão alveolar) ou dentro do
fluído pleural (pressão intrapleural).
-Ciclo respiratório simples consiste de uma inspiração
seguida por uma expiração. O relacionamento pressão-
volume da lei e Boyle fornece a base para a ventilação
pulmonar.
Lei de Boyle
- A pressão exercida por um gás ou por uma mistura de
gases em um excipiente selado é criado pela colisão do
movimento das moléculas de gás com as paredes do
recipiente e umas com as outras. Se o tamanho do recipiente
for reduzido, as colisões irão torna-se mais frequentes e a
pressão irá subir. Isso pode ser expresso pela equação.
P1.V1=P2.V2
Exemplo: Um recipiente com 1 litro (V1) de um gás cuja
pressão é 100mmHg(p1).
Movimente um lado do
recipiente e diminua o
volume para 0,5 litros. O
que acontecerá com a
pressão do gás?
P1.V1=P2.V2
100mmHg x 1 = P2 x 0,5
P2= 200mmHg
Repouso diafragma 
relaxado 
Diafragma contrai, o 
volume torácico 
aumenta 
Diafragma relaxa, o 
volume torácico 
diminui
A inspiração ocorre quando a 
Pressão Alveolar diminui...
Inspiração
Neurônios 
motores 
somáticos
Diafragma 
Músculos inspiratórios
Esternocleidomastóideo
Escaleno /Intercostais externos
- A contração do diafragma representa 60 a 75% da mudança
do volume respiratório.
- Movimento da caixa torácica cria 25 a 40% do
remanescente da mudança de volume
Um movimento de “alavanca de 
bomba” aumenta a dimensão ântero-
posterior da caixa torácica
Um movimento similar ao da 
alça de um balde aumenta a 
dimensão lateral da caixa 
torácica. 
A inspiração ocorre quando a 
Pressão Alveolar diminui...
V
Como o volume da caixa torácica aumenta, a pressão diminui
e o ar flui para dentro dos pulmões.
V
Pressão Intrapleural (subatmosférica)
Pulmão normal em repouso Pneumotórax
faca
Pulmão 
colapsa
Membranas 
Pleurais 
Espaço Intrapleural
Membranas 
Pleurais 
Diafragma
As membranas 
pleurais são 
mantidas juntas 
pelo fluído pleural. 
Os pulmões 
(elásticos) 
distendem 
conforme aumenta 
o volume da 
cavidade torácica 
Ao mesmo tempo, 
o recuo elástico dos 
pulmões gera uma 
força direcionada 
para dentro que 
puxa os pulmões 
para longe do tórax
Complacência 
Pulmonar
A ventilação adequada depende
da capacidade dos pulmões de
se expandir . Clinicamente , a
capacidade do pulmão para se
distender é denominada de
Diferente de Elásticidade
O fato dos pulmões se distenderem facilmente (alta
complacência não significa necessariamente que ele irá
retornar ao volume de repouso quando as forças de
distensão forem liberadas.
Enfisema Pulmonar Destruição das fibras elastinas.
Resulta em pulmões com alta
complacência durante a
inspiração e não conseguem
retornar facilmente a condição
inicial
Complacência 
Pulmonar
Afeta a ventilação 
(necessário maior trabalho 
para sua distensão 
Doenças Pulmonares 
Restritivas
Maior gasto de energia 
para distender os 
pulmões.
Doenças Pulmonares 
fibróticas e produção 
inadequada de surfactante 
nos alvéolos.
Reistência das vias Aéreas...
A resistência no sistema respiratório é similar à resistência
do sistema cardiovascular. Os parâmetros são:
1 – Tamanho do Sistema (L)
2 – Viscosidade da substância que flui através do sistema
(η)
3 – Raio dos tubos do sistema (r)
O tamanho e a viscosidade são essencialmente constante, o
raio (ou diâmetro)torna-se o determinante principal.
-90% da resistência das vias aéreas pode ser atribuída à
traqueia e aos brônquios. (acúmulo de muco originado de
infecções e alergias aumenta a resistência)
-Bronco constrição aumenta a resistência ao fluxo de
ar.
-Histamina (mastócitos)
- O controle nervoso central dos bronquíolos é feito pelo
sistema nervoso parassimpático que causam bronco
constrição. Não existe inervação simpática significativa
nos bronquíolos dos seres humanos.
-O músculo liso nos bronquíolos, porém, respondem bem
à adrenalina, promovendo bronco dilatação. Este reflexo
é usado terapeuticamente no tratamento da asma e de
várias reações causadas pela histamina e bronco
constrição.
Reistência das vias Aéreas...
Teste de função Pulmonar... 
Os fisiologistas e os médicos verificam a função pulmonar
de uma pessoa medindo como o ar se movimenta nesta
pessoa durante a respiração em repouso e no seu esforço
máximo. Estes testes de função pulmonar usam o
espirômetro, um instrumente que mede o volume de ar que
é movimentado em cada respiração.
Ventilação Pulmonar Total... 
A eficiência do coração é medida pelo débito cardíaco, que é
calculado pela multiplicação da FC pelo volume de ejeção.
De modo semelhante, pode-se estimar a efetividade da
ventilação pelo cálculo da ventilação pulmonar total, que
é o volume de ar movido para dentro e para fora dos
pulmões a cada minuto. A ventilação pulmonar total,
também conhecida como volume minuto.
Frequência de ventilação X volume corrente (VC) = 
Ventilação pulmonar total 
Frequência ventilação total (adulto) 12-20 repetições/minuto
Usando volume corrente médio de 500ml e uma frequência
de ventilação lenta
12 repetições X 500ml/respiração = 6000 ml/min= 6 L/min
Espaço Anatômico Morto...
Parte do ar que entra no sistema respiratório não chega aos
alvéolos porque sempre uma parte fica nas vias aéreas
condutoras. (Média de 150 ml no espaço anatômico morto)
Respiração típica 500 ml de ar novo
entramno sistema respiratório.
-O ar que entrou desloca os 150 ml
de ar “velho” mandando-os para os
alvéolos.
- Os 350ml primeiros de ar novo
chegam aos alvéolos e os 150ml
restantes ficam no espaço anatômico
morto.
-Uma porção significativa do ar
inspirado nunca chega à superfície
de troca, um indicador mais preciso
da eficiência da ventilação é a
ventilação alveolar.
Ventilação Alveolar... 
Frequência de ventilação X (volume corrente (VC) – Espaço 
anatômico morto) = Ventilação pulmonar total 
Frequência ventilação total (adulto) 12-20 repetições/minuto
Usando volume corrente médio de 500ml e uma frequência
de ventilação lenta
12 repetições/min X (500ml/respiração – 150ml/respiração) 
= 4200 ml/min= 4,2 L/min
Composição 
dos gases nos 
alvéolos...
A quantidade de oxigênio que 
entra nos alvéolos em cada 
respiração é praticamente 
igual à quantidade de oxigênio 
que entra no sangue 
Troca de Gases nos Pulmões 
Difusão Simples (transporte através da membrana)
1 – A taxa de difusão através das membranas é diretamente
proporcional ao gradiente de pressão parcial (concentração)
2 – A taxa de difusão através das membranas é diretamente
proporcional à superfície de área disponível.
3 – A taxa de difusão através das membranas é
inversamente proporcional à espessura da membrana.
4 – A difusão é mais rápida em distâncias curtas.
Troca de Gases nos Pulmões 
Enfisema: Destruição dos alvéolos
significando menor área de
superfície para as trocas
Doença fibrótica pulmonar:
Engrossamento da membrana
alveolar diminui as trocas gasosas. A
perda da complacência do pulmão
pode diminuir a ventilação alveolar
Edema pulmonar: O fluído no espaço
interticial aumenta a distância da
difusão. A PCO2 arterial pode ser normal
em razão da alta solubilidade do CO2.
Asma: Aumento da resistência das vias aéreas 
diminui a ventilação. 
Dissolvido no plasma 
CONTEÚDO TOTAL DE OXIGÊNIO 
Baixa 
Solubilidade 
3 ml em 1 Litro de 
Sangue
DÉBITO 
CARDÍACO
5 L x 3 ml = 15ml
Consumo de Oxigênio 
em repouso cerca de 
250 ml 
TRANSPORTE DE GASES NO SANGUE
Transporte de Gases no Sangue
Transporte de 197ml /Litro 
sangue
Conteúdo total de sangue = 
3ml oxigênio dissolvido no 
sangue + 197ml pela 
hemoglobina = 200ml/Litro
DÉBITO CARDÍACO = 5 litros/min = 1000 ml/min 
(próximo 4x mais) 
Curva de Dissociação da Oxiemoglobina (HbO2)
Célula em Repouso
PO2 (mmHg)
Alvéolo
Pe
rc
en
ta
g
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Transporte do Dióxido de Carbono 
Pco2
(hipercapnia)
Acidose pH
Deprimem 
SNC
Confusão
Coma
co2
co2
co2
Morte
Transporte do Dióxido de Carbono 
CO2
Mais solúvel nos fluídos corporais que o
oxigênio, mas as células produzem mais CO2
que pode ser dissolvido no plasma
7% do CO2 dissolvido no plasma – sangue venoso
93% dentro das hemácias
70% convertido à Bicarbonato
23% ligado a hemoglobina
(Hb∙ CO2)
Transporte do Dióxido de Carbono e 
Bicarbonato 
Cerca de 70% do CO2 que entra no sangue é trasnportado
para os pulmões como íons bicarbonato (HCO3-) dissolvido
no plasma. Esta conversão serve para dois propósitos:
(1)Fornecer meio adicional para o dióxido de carbono ser
transportado daas células para os pulmões;
(2) O bicarbonato está disponível para atuar como um
tampão de ácidos metabólicos, auxiliando na
estabolização do pH corporal.
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
anidrase carbônica
Transporte do Dióxido de Carbono e 
Hemoglobina e H+
CO2 + Hb Hb∙ CO2 (carbaminoemoglobina) 
Remoção do Dióxido de Carbono nos 
Pulmões