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– º Fisiologia do Sistema Respiratório Objetivo 1: Descrever a anatomia e a histologia do sistema respiratório. ⇨ Histologia - O sistema respiratório se divide em: 1) porção condutora: constituída pelas cavidades nasais (durante a respiração forçada, a cavidade oral também faz parte dessa porção), faringe, laringe, traqueia, brônquios e bronquíolos; 2) porção respiratória: formada pelos bronquíolos respiratórios, ductos alveolares, sacos alveolares e alvéolos. - A porção condutora tem a função de acondicionar o ar, fazendo com que ele seja aquecido, umidificado, além disso, tem a função de retirar do ar as partículas indesejadas. Já a porção respiratória é aquele local onde ocorre a troca gasosa entre o ar e o sangue. ⤔ Fossas nasais - Vestíbulo: ✓ Epitélio plano estratificado não-queratinizado e por uma lâmina própria de tecido conjuntivo denso. ✓ Nesse local existem pêlos e glândulas cutâneas, que constituem uma primeira barreira à entrada de partículas grosseiras de pó nas vias aéreas. - Área respiratória ✓ Epitélio pseudo-estratificado cilíndrico ciliado, com muitas células caliciformes. Esse tipo de epitélio reveste a maioria das vias aéreas, por isso freqüentemente é chamado de epitélio do tipo respiratório. ✓ O epitélio respiratório repousa sobre uma lâmina basal, abaixo observam-se uma lâmina própria fibrosa rica em glândulas do tipo misto, cuja secreção ajuda a manter úmidas as paredes das cavidades nasais. A lâmina própria por sua vez se apóia no periósteo subjacente. ✓ O epitélio respiratório típico consiste em 5 tipos celulares: Caliciforme, Basal, Ciliada, Granular e Em escova . - Área olfatória ✓ Está localizada na região superior das fossas nasais e é responsável pela sensibilidade olfativa. ✓ O epitélio que compõe essa região é o epitélio olfatório formado por três tipos distintos de células: 1) células de sustentação 2) células basais 3) células olfatórias – º ⤔ Seios paranasais - Revestidos por um epitélio respiratório, isto é, pseudo-estratificado cilíndrico ciliado com células caliciformes. - As secreções se dirigem dos seios para as cavidades nasais através de uma atividade ciliar coordenada. ⤔ Faringe - A nasofaringe é a primeira parte da faringe, continuando caudalmente com a orofaringe, porção oral desse órgão. A nasofaringe, que é separada incompletamente da orofaringe pelo palato mole, é revestida por epitélio respiratório. Na orofaringe o epitélio é pavimentoso estratificado ⤔ Laringe A mucosa da faringe forma dois pares de pregas que fazem saliência na luz: ✓ o primeiro par de pregas constitui as falsas cordas vocais ou pregas vestibulares (essa região tem lâmina própria frouxa e numerosas glândulas); ✓ o segundo par de pregas constitui as cordas vocais verdadeiras (com eixo de tecido conjuntivo elástico, ao qual se seguem, externamente, os chamados músculos intrínsecos da laringe). - Este epitélio está sob uma lâmina própria rica em fibras elásticas e contém pequenas glândulas do tipo misto. A lâmina própria normalmente é rica em mastócitos. Os mastócitos participam das reações de hipersensibilidade que levam ao edema e à obstrução da laringe. ⤔ Traqueia - A parede da traquéia é constituída das seguintes camadas: mucosa, submucosa, anel de cartilagem hialina e adventícia. - Ela é revestida internamente por um epitélio do tipo respiratório que está sob uma lâmina própria de tecido conjuntivo frouxo rico em fibras elásticas, caracterizando a camada mucosa. Contém glândulas seromucosas, cujos ductos se abrem na luz traqueal, na camada submucosa. - A principal característica da mucosa traqueal é ser secretora. O muco produzido forma um tubo mucoso que funciona como uma barreira mucosa às partículas de pó que entram junto com o ar inspirado, nesse tubo o muco é transportado em direção à faringe pelo batimento ciliar, das células cilíndricas ciliadas. ⤔ Brônquios - A mucosa que reveste os brônquios é idêntica à da traquéia; já nos ramos menores o epitélio pode ser cilíndrico simples ciliado. - Camada submucosa com a presença das glândulas seromucosas, cujos ductos se abrem na luz brônquica. – º - O brônquio apresenta uma musculatura lisa bem desenvolvida na camada mucosa, esta estrutura está ausente na traquéia. - A traquéia apresenta anel de cartilagem hialina, nos brônquios observam-se as placas de cartilagem hialina. ⤔ Bronquiolos - Os bronquíolos são originados de divisões repetidas dos brônquios. - Como observação, podemos dizer que a musculatura da parede dos bronquíolos é relativamente mais espessa que a musculatura da parede dos brônquios. - Cada bronquíolo penetra num lóbulo pulmonar, onde se ramifica, formando de cinco a sete bronquíolos terminais. - bronquíolos apresentam células da Clara, as quais produzem um material surfactante que reveste a superfície do epitélio bronquiolar evitando o colabamento dos alvéolos. - O bronquíolo terminal origina um ou mais bronquíolos respiratórios, os quais marcam a transição para a porção respiratória. ⤔ Alvéolos - Encontradoss nos sacos alveolares, ductos alveolares e bronquíolos respiratórios. O ducto alveolar termina em um alvéolo simples ou em sacos alveolares formados por inúmeros alvéolos. - Apresentam as células: 1- Endoteliais dos capilares 2- Pneumócitos tipos I 3- Pneumócitos tipos II 4- Macrófagos alveolares ⤔ Pleura - Camada serosa que envolve o pulmão - Ela é formada por dois folhetos: o parietal e o visceral, os quais são contínuos no hilo pulmonar. - Esses dois folhetos são capazes de delimitar, para cada pulmão, uma cavidade pleural independente e revestida pelo mesotélio. ⇨ Anatomia - Cavidade nasal, boca, faringe, laringe, traqueia, brônquios principais, brônquios secundários e terciários – º - As vias respiratórias, onde o oxigênio do ar inspirado já pode ser trocado pelo CO2 do ar oriundo da circulação sistêmica, são representadas pelos bronquíolos respiratórios e sacos alveolares (conjunto de alvéolos) ⤔ Pulmões - Localizados na cavidade torácica que contém os brônquios terminais e os bronquíolos do sistema respiratório - Ele contem via de entrada e saída pulmonar, as artéria pulmonares (que levam sangue rico em CO2 do coração) e as veias pulmonares (que trazem sangue oxigenado de volta ao coração) ⤔ Cavidade nasal - Delimitada anteriormente pelas narinas e posteriormente pela nasofaringe - No seu interior tem conchas nasais, responsáveis por aumentar a superfície de contato entre o ar e a mucosa, auxiliando na umidificação e aquecimento do ar - No teto das fossas nasais, existem célula sensoriais que compõe o nervo olfatório, responsável pela olfação - Na mucosa nasal, tem vários vasos sanguíneos, que aquecem o ar e assim ele chega aquecido nas demais vias respiratórias e os pulmões - Na mucosa tem cílios e células caliciformes que produzem muco, que tem as funções de lubrificar a mucosa, retêm microrganismos e partículas de poeira, funcionando com filtro - A mucosa nasal portanto tem funções de: ✓ Aquecimento e umidificação do ar e Limpeza e filtração do ar ⤔ Faringe - É comum aos sistemas respiratório e digestório - Responsável por separar e conduzir o ar para traqueia e o alimento para o esôfago - Quando o alimento toca o palato mole, as pregas vocais são fechadas, a epiglote é fechada e consequentemente o alimento passa para o esôfago, evitando que alcance as vias aéreas ⤔ Laringe - Órgão envolvido tanto com a respiração (impedindo a entrada de corpos estranhos nas vias respiratórias e permitindo a passagem de ar para a traqueia) como na fonação (graças a vibração das pregas vocais durante a passagem de ar na laringe) – º ⤔ Traqueiae Bronquíolos - Responsáveis por manter as vias aéreas sempre abertas, graças a presença dos anéis cartilaginosos e de músculo liso - A estrutura muscular é responsável pela broncodilatação ou broncoconstrição, que depende de impulsos simpáticos ou parassimpáticos - Esses órgãos tem a função de conduzir ar para a zona respiratória - A parede bronqueal é recoberta de cílios, que tem a função de eliminar partículas juntamente com o muco, produzindo-o para manter a integridade da parede mucosa da árvore respiratória CASO CLÍNICO: Os brônquios e a traqueia são tão sensíveis ao toque, que até mesmo quantidades muito pequenas de matéria estranha, ou outra causa de irritação, desencadeia o reflexo da tosse. Esse reflexo é desencadeado pelo impulso nervoso. Os nervos frênicos são ativados e fazem com que uma grande quantidade de ar (devido o aumento da pressão exercida pelo diafragma e pelos músculos intercostais) seja direcionada de encontro a glote e epiglote, que se encontram fechadas. Este fenômeno faz com que a glote seja forçada a abrir de forma súbita e capaz de expulsar elementos estranhos. O espirro tem o mesmo mecanismo a não ser pelo estímulo ocorrer na cavidade nasal e ser caracterizado pelo abaixamento do palato mole e úvula, para que o ar se direcione pelo nariz, limpando-o ⤔ Bronquíolos - A medida que vão se aproximando da porção respiratória, os bronquíolos vão diminuindo a luz e a cartilagem hialina vai sendo substituída por fibras de colágeno - O calibre dos bronquíolos é controlada pela demanda de O2 necessária ao organismo, em casos de exercício há uma broncodilatação para chegar mais ar nas zonas respiratórias e nas situações de repouso, os brônquios sofrem uma broncoconsrição, para evitar gasto desnecessário de energia - A luz dos bronquíolos é mantida graças a contração do músculo liso brônquico que é mediado pela ação de neurotransmissores e citocinas: ✓ SNAS: A adrenal secreta noraepinefrina e epinefrina, causam dilatações nas paredes dos bronquíolos ✓ SNAP: Libera acetilcolina que causa a broncoconstrição ✓ Histamina: Secretada pelos mastócitos do parênquima pulmonar, causa a broncoconstrição, geralmente por respostas alérgicas CASO CLÍNICO: Asma é uma doença inflamatória crônica caracterizada pela obstrução crônica ao fluxo de ar nas vias respiratórias. Sua fisiopatologia está relacionada ao edema da mucosa brônquica, a hiperprodução de muco nas vias aéreas, com diminuição de seu diâmetro (broncoespasmo) e edema dos brônquios e bronquíolos. Sintomas: dispneia, tosse, sibilos (sons agudos resultantes da resistência a passagem do fluxo aéreo), principalmente a noite. O estreitamento das vias aéreas geralmente é reversível, porém em pacientes com asma crônica, a inflamação pode determinar obstruções irreversíveis. Caracteristicas patológicas: – º Células inflamatórias nas vias aéreas, exsudação de plasma, edema, hipertrofia. O tratamento é com drogas que melhorem o fluxo aéreo na crise asmática e anti-inflamatório a base de corticoide Asma na reação alérgica: A reação alérgica que causa a asma é mediada pela histamina, que é liberada pelos mastócitos. Isso leva a constrição brônquica e aumento de secreção de muco e líquidos, tornando a respiração mais dificultada, pelo aprisionamento de ar nos pulmões. A resposta alérgica não para, acarretando a liberação de citocinas e histamina responsáveis por causar a broncoconstrição (redução do calibre dos brônquios, o que dificulta a saída de ar) e vasodilatação (aumenta a permeabilidade dos vasos, gerando edema). Esses efeitos dificultam a saída de ar rico em CO2 dos pulmões, o que diminui a entrada de ar oxigenado, causando cianose Medicamentos para tratar a asma: ✓ Broncodilatadores: Aumentam a luz dos brônquios, usado quando o asmático está com falta de ar, chiado no peito, crise de tosse. Ex: Beta2-agonistas (uns tem efeito de até 12h), teofilinas, anticolinérgicos (impedem a broncocostrição) ✓ Anti-inflamatórios: Corticoides que inibem a ação da histamina. São atualmente a melhor conduta para combater a inflamação, só não usados pelos pacientes com asma leve. Eles diminuem a resposta imunológica da asma, esses medicamentos são utilizados no intuito de prevenir exacerbações. Eles devem ser utilizados de maneira contínua. Deve-se fazer o uso principalmente de Anti Histamínicos *OBS: As prostaglandinas tem efeito broncoconstritor e devem ser bloqueadas por corticoides em crises asmáticas *As bombinhas, aparelho utilizado para perfurar capsulas medicamentosas inalantes, geralmente combinam esses dois tipos de medicamentos, é administrado de forma inalatória para que o medicamento aja diretamente nos bronquíolos ⤔ Alvéolos - Estruturas de pequena dimensão mais bastante numerosa - Localizadas no final dos bronquíolos, onde se realizar a hematose pulmonar - Os alvéolos são revestidos por 2 tipos de células, pneumócitos tipo I (macrófago) e pneumócito tipo II (a própria célula de revestimento alveolar) - O pneumócito tipo II é responsável pela produção de surfactante - Há cerca de 10 a 30 alvéolos por ducto ou saco alveolar - Alguns autores afirmam que a dispneia só se manifesta quando 50% da capacidade pulmonar está comprometida, por essa razão, o diagnóstico de doenças pulmonares geralmente se da de forma tardia – º CASO CLÍNICO: Síndrome da Angústia Respiratória Recém-nascido- Por ser um aparelho tardiamente maturado, crianças prematuras estão propensas a falta de surfactante devido ao pouco desenvolvimento dos pneumócitos. Isso faz com que os alvéolos se colabem, incapacitando as trocas gasosas CASO CLÍNICO: Síndrome da Angústia Respiratória no Adulto (SARA): É um tipo de insuficiência pulmonar provocado por diversos distúrbios que causam acúmulo de líquido nos pulmões (edema pulmonar). É considerada uma emergência médica, que pode ocorrer mesmo em pessoas que anteriormente apresentavam pulmões normais ⤔ Árvore respiratória (Brônquica) e Alvéolos - Os brônquios se ramificam de forma constante dentro dos pulmões para formar a árvore brônquica - Da traqueia até os bronquíolos -> Zona de condução -> Brônquios principais -> Brônquios lobares (3 no direito e 2 no esquerdo) -> Brônquios segmentares -> Bronquios terminais -> Zona respiratória -> Bronquíolos respiratórios -> Ductos alveolares -> 5 a 6 sacos alveolares -> Alvéolo - Os bronquíolos são vias aéreas desprovidos de cartilagem , apresentam porção condutora e alvéolos na sua parede. - Zona de condução: Traqueia -> Brônquio primário -> Árvore bronquial -> Bronquios terminais - Zona respiratória: Brônquios respiratórios -> Sacos alveolares -> Alvéolos ⤔ Pleura Pulmonar - A pleura é uma fina capa membranosa formada por dois folhetos: ✓ Pleura parietal: Recobre internamente a parede costal da cavidade torácica ✓ Pleura visceral recobre os pulmões, o mediastino (pleura mediastinal) e o diafragma (pleura diafragmática) - A cavidade pleural ou espaço pleural, espaço virtual entre os dois folhetos da pleura, é ocupado por uma pequena quantidade de líquido para a lubrificação das pleuras denominado de líquido pleural - A função desse líquido seroso que é segregado pela pleura é a lubrificação e facilitação dos movimentos dos pulmões durante a mecânica da ventilação pulmonar, bem como na manutenção do vácuo interpleural, que consiste em uma pressão negativa existente entre os dois folhetos. - Essa pressão negativa se faz importante para a expansão pulmonar: quando a caixa torácica se expande, a pleura parietal se afasta da visceral, o que diminui ainda mais a pressão e e pleura visceral é puxada, o que faz com que o pulmão se expanda junto aos movimentos de expansão da caixa torácica, mesmo sem que haja nenhuma ligamento anatômicoentre as duas pleuras – º - Essa cavidade pleural em casos patológicos pode ser ocupado com a formação de coleção de gases ou ar (pneumotórax) ou líquido (derrame pleural, empiema pleural, hemotórax, quilotórax) - As doenças que acometem as pleuras podem provocar sequelas com aderência pleural e espessamento pleural, com encarceramento pulmonar, como por exemplo, o que ocorre no empiema e na tuberculose ⤔ Músculos da respiração - A entrada de ar (inspiração) no pulmão está relacionada a expansão da caixa torácica pelo auxílio de músculos respiratórios, bem como a saída de ar (expiração), está ligada com a diminuição dessa caixa - Músculo inspiratório: Ao se contraírem produz o aumento do volume da caixa torácica ✓ Diafragma ✓ Intercostais externos ✓ Músculos do pescoço (Esternocleidomastoideo e escalenos) - Músculos expiratórios: Ao se contraírem produzem diminuição do volume da caixa torácica ✓ Músculos abdominais (Transverso, Oblíquo externo e interno) ✓ Músculos intercostais internos - Ao expandir o tórax por meio da ação dos músculos inspiratórios, o pulmão acompanha essa expansão devido ao vácuo interpleural (que fica mais negativo devido o aumento do volume torácico). - Esse vácuo é responsável por gerar essa sicronia de expansão entre a pleura parietal e visceral CASO CLÍNICO: Miastenia grave: Doença autoimune caracterizada pela presença de anticorpos que ataca os receptores de acetilcolina (causa uma broncoconstrição). A acetilcolina é importante na passagem do estímulo nervoso ao músculo e provocar as contrações musculares. Pode causar falta de ar, durante uma infecção respiratória , caracterizando uma “crise miastênica” na qual a pessoa pode precisar de ventilação mecânica. Essa doença afeta apenas a parte mecânica da respiração, diferente da asma Objetivo 2: Descrever a hematose e o transporte de gases no sangue. ⇨ Hematose - Troca de gás carbônico, que é eliminado, por oxigênio, que passa para a circulação sanguínea - A hematose consiste na troca do sangue venoso (rico em gás carbônico) em sangue arterial (rico em oxigênio). – º ➔ Passo a passo da hematose 1- Os alvéolos (meio rico em oxigênio) passa o mesmo para as hemácias (meio pobre em oxigênio) por difusão (meio + concentrado para meio – concentrado) 2- O oxigênio penetra as hemácias e se liga a hemoglobina 3- A hemoglobina se combina com moléculas de oxigênio e forma a oxiemoglobina 4- A oxiemoglobina transporta o oxigênio para todas as células do corpo 5- Nos tecidos o oxigênio se dissocia com da oxiemoglobina e se espalha para o citoplasma da célula, sendo utilizado pelas mitocôndrias no processo de respiração celular 6- Ao realizar respiração celular, as células produzem gás carbônico, que tem concentração maior no interior das células 7- Atraves dos capilares o gás carbônico se liga a hemoglobina formando a carboemoglobina 8- O gaás carbônico reage com a água no interior das hemácias, formando o ácido carbônico (H2CO3), 9- O ácidos carbônico se quebra em íons de H+ e ìons de bicarbonato 10- Os íons de bicarbonato chega até os alvéolos pulmonares penetra as hemácias novamente e formam novamente o ácidos carbônico, que é transformado em água e gás carbônico 11- O gás carbônico é eliminado dos alvéolos pelo processo de expiração - O monóxido de carbono (CO) que é lançado pelos escapamentos dos automóveis é um gás inodoro altamente tóxico produzido pela combustão incompleta de substâncias orgânicas. Esse gás é capaz de se combinar com a hemoglobina, originando a carboxiemoglobina. Uma vez combinada com o monóxido de carbono, a hemoglobina se inutiliza de forma irreversível, não conseguindo mais transportar oxigênio, necessário a todas as células do corpo. A alta concentração de monóxido de carbono pode levar à morte por asfixia. ⇨ Princípios físicos da troca gasosa, difusão de O2 e CO2 através da membrana respiratória - O O2 se difunde dos alvéolos para o sangue pulmonar. - O CO2 se difunde do sangue pulmonar para os alvéolos. ⤔ Física da difusão e das pressões parciais dos gases: - Os gases se difundem das áreas de pressão mais elevada para os as áreas de pressão menos elevada. – º ⇝ Membrana respiratória: - Estão presentes em toda a borda do pulmão e realizam troca gasosa. - Através dessa membrana que o O2 vai para os capilares e o CO2 entra nos alvéolos - Camadas da membrana: 1. camada de líquido ao redor dos alvéolos que contenha surfactante. 2. epitélio alveolar: composto por células epiteliais finas. 3. membrana basal epitelial. 4. espaço intersticial fino: entre epitélio alveolar e membrana capilar endotelial. 5. membrana basal capilar fundida em alguns locais com a membrana basal epitelial 6. membrana endotelial capilar. ⇝ Fatores que determinam a rapidez da passagem de um gás pela membrana: 1. Espessura da membrana: apesar do grande número de camadas a espessura da membrana respiratória é consideravelmente pequena; quanto mais espessa a membrana, menor é a taxa de difusão; patologias como edema, e fibrose pulmonar interferem nesse quesito na membrana. 2. Área de superfície da membrana: área total da membrana; a diminuição da superfície diminui a difusão; patologias como o enfisema restringem essa área em até 5x. 3. Coeficiente de difusão: depende da solubilidade da membrana e, inversamente, da raiz quadrada do seu peso molecular. – º 4. Diferença de pressão através da membrana: a diferença da pressão parcial do gás nos alvéolos e a do gás no sangue é diretamente proporcional a mobilidade do gás pela membrana em qualquer direção. ⇝ Capacidade de difusão da membrana respiratória: - É expressa como o volume de um gás que se difunde através da membrana por minuto para 1mmHg na pressão parcial. - A capacidade de difusão do CO2 é 20x maior do que a do oxigênio. OBS: durante o exercício físico a capacidade de difusão do O2 aumenta em até 3x o seu valor. Esse aumento é causado pelo aumento da área de superfície da membrana(os capilares que estavam fechados se abrem e os que já estavam aberto se dilatam) e melhora da relação ventilação-perfusão. ⤔ Efeito da proporção ventilação-perfusão na concentração de gás alveolar: - Va/Q : razão entre a ventilação alveolar e o fluxo sanguíneo pulmonar. ✓ Va/Q = 0, não há ventilação alveolar, de modo que o ar entra em equilíbrio com o CO2 e O2 no sangue. ✓ Va/Q = ∞, não há fluxo de sangue no capilar para levar O2 para os tecidos e trazer CO2 para os alvéolos. ✓ Va/Q = está normal, o fluxo sanguíneo e a pressão alveolar estão normais e as trocas gasosas estão quase que ideais. ⇝ Conceito de espaço morto fisiológico: quando a ventilação alveolar estiver normal, mas o fluxo alveolar estiver baixo, é sinal que há mais O2 nos alvéolos do que pode ser transportado pelo sangue; a concentração de ventilação dos alvéolos não perfundidos é considerada desperdiçada porque o O2 não pode ir para o sangue. A ventilação das vias respiratórias de espaço morto anatômico é considerada desperdiçada também. A soma dessas duas ventilações perdidas é chamada de espaço morto fisiológico. ⇨ Transporte de gases no sangue ⤔ Difusão de O2 dos alvéolos para o sangue capilar pulmonar: 1- A pressão do O2 tecidual é determinada pela taxa de transporte de oxigênio para os tecidos e pela taxa de utilização do O2 por esses tecidos. Pode ser afetada por: ✓ Taxa de fluxo sanguíneo: aumento do fluxo em determinado tecido aumenta também a PO2 tecidual. ✓ Taxa do metabolismo tecidual: se as células usam mais O2 para o metabolismo que o normal, a PO2 tende a diminuir. 2- A diferença entre as pressões de O2 no alvéolo (104mmHg) e no sangue venoso (40mmHg) permitem a difusãodo gás. OBS: Vale ressaltar que, além de ter uma capacidade de difusão 20x maior, o CO2 se difunde em direção contrária ao O2. ⤔ Curva de dissociação de oxigênio-hemoglobina – º - Mostra a saturação da hemoglobina ao distribuir o sangue para os tecidos. (vai liberando O2, diminuindo a saturação ao longo da circulação) - O formato sigmoide da curva gráfica é explicado pela maior afinidade do O2 com a hemoglobina, ou seja, quando um oxigênio se liga a hemoglobina o próximo terá mais facilidade de se ligar a ela também e assim sucessivamente, uma vez que cada hemoglobina pode se ligar a até quatro moléculas de O2. OBS: a quantidade máxima de oxigênio transportada pela hemoglobina é cerca de 20ml de O2 a 100ml de sangue. No sangue arterial a hemoglobina normalmente está saturada em 97% o que corresponde a 19,4ml de O2 em 100ml de sangue. Já no sangue venoso, chega, em média a 70% o que contabiliza 14,4ml de O2 a cada 100ml de sangue. ⤔ Sistema de tamponamento de oxigênio tecidual: - A hemoglobina atua mantendo a PO2 constante nos tecidos. ⤔ Desvios da curva de dissociação de oxigênio-hemoglobina: - Os desvios para a direita ocorrem quando a afinidade com o oxigênio está baixa, o que facilita a descarga de O2 pela hemoglobina. - Acurva é desviada para a direita em casos como o de adaptação à hipoxemia crônica relacionada a vida em altitude elevada. (aumento da síntese de 2,3-difosfoglicerato, ou BPG, reduzindo a afinidade da hemoglobina com o oxigênio) – º ⤔ Transporte de CO2 no sangue: - No repouso, 4ml de CO2 são transportados dos tecidos para os pulmões em 100ml de sangue. ⤔ Efeito haldane: - É quando o O2 se liga à hemoglobina e o CO2 é liberado. (Inspiração) - A combinação do O2 com a hemoglobina faz com que ela se torne um ácido mais forte. Essa característica, adquirida pela ligação entre ambas, reflete em: ✓ Quanto mais ácida a hemoglobina, menos ela tenderá a se ligar ao CO2, deslocando a parte da carbamino no sangue. ✓ A maior acidez também favorece a liberação de íons H+ que se ligam ao bicarbonato formando o H2CO3. ✓ Por fim, o H2CO3 se dissocia em água que, por sua vez, dissocia-se em H+ e dióxido de carbono que é liberado do sangue para os alvéolos e, posteriormente, para o ar. – º ⤔ Efeito bohr: o CO2 desloca o O2 para se ligar a hemoglobina. Objetivo 3: Explicar os aspectos mecânicos da respiração (volumes e capacidades). ⇨ Mecânica da respiração - Os pulmões acompanham a expansão torácica e sua diminuição, formando assim, diferentes sistemas e sistemas obedece algumas leis para que a mecânica da respiração seja possível ⤔ Lei de Boyle - A lei de Boyle-MAriotte diz que: Sob temperatura constante (condições isotermas) o produto da pressão e do volume de uma massa gasosa é constante, sendo portanto, inversamente proporcional - Qualquer aumento de pressão produz uma diminuição de volume e qualquer aumento de volume produz uma diminuição de pressão - Com o aumento do volume pulmonar, diminui a pressão alveolar em relação a pressão atmosférica, promovendo a entrada de ar para os pulmões - Com a diminuição do volume pulmonar, aumenta a pressão Alveolar em relação a pressão atmosférica, promovendo a saída de ar dos pulmões ⤔ Lei de Hooke - Os corpos perfeitamente elásticos exibem uma relação linear entre força aplicada e a deformação obtida até ser alcançado o módulo de elasticidade - Quantos pulmões com a caixa torácica são elásticas e armazenar energia quando se distendem - Grande parte do chamado comportamento elástico pulmonar se deve a tensão superficial da interface líquido-gás e características do parênquima pulmonar - Tensão Superficial: A tendência da lâmina líquida que recobre os alvéolos internamente é de contrair devido a tensão superficial de alguns líquidos (efeito que ocorre na camada superficial de um líquido que leva a sua superfície a se comportar como uma membrana elástica, em que as moléculas situadas no interior de um líquido são atraídas em todas as direções pelas moléculas vizinhas e por isso a resultante das forças que atuam sobre cada molécula é praticamente nula). Com a entrada de ar nos alvéolos, essa tensão superficial existentes fossa saída do mesmo devido a essa tendência natural de colabamento dos alvéolos. os alvéolos não colaboram graças a existência de surfactante pulmonar agente tensoativo na água produzido pelos pneumócitos tipo 2 dos alvéolos, que reduz acentuadamente a tensão superficial da água que encobre os alvéolos. O surfactante é uma mistura complexa de vários fosfolipídios, proteínas e Íons de cálcio, que não se dissolvem uniformemente em Água, espalhando-se sobre a superfície da mesma uma vez que alguns de seus componentes apresentam áreas hidrofílicas (que reagirão com a água) e outras áreas hidrofóbicas (que não se dissolve, orientando e organizando de outra forma as partículas de água) - Parênquima pulmonar: Presença de fibras de elastina e colágeno entrelaçadas ⤔ Lei de Laplace e fenômeno da interdependência – º - La place afirmava que, em um sistema fechado de bolhas comunicantes como os alvéolos, as bolhas menores tendenciais basear-se nas maiores. Isso é importante pois quanto menor o tamanho dos alvéolos, maior a sua tensão superficial, a mais facilmente ele se colabam - O fenômeno de interdependência, mais um fator que estabiliza os alvéolos pulmonares evitando que ele se colapsem, afirma que os alveolos Mas distendidos tracionam os os alvéolos colapsadas, abrindo-se outra vez ⤔ Complacência pulmonar: - Na fisiologia, complacência é uma medida da tendência de um órgão oco a resistir ao recuo as suas dimensões originais com a remoção de uma força compressiva ou distensiva. - É a capacidade de extensão\dimensão desse órgão quando ele é expandido por um aumento de pressão transpulmonar - A complacência em um pulmão adulto normal é de 200ml de ar|cmH2O, isto é, a cada 1cmH2O, o volume pulmonar, após 10 a 20 segundos, expande 200ml CASOS CLÍNICOS: A fibrose pulmonar é uma condição clínica que está associada com uma diminuição da complacência pulmonar, enquanto enfisema|DPOC estão associados com um aumento da complacência - O surfactante pulmonar aumenta a complacência - A complacência é máxima em volumes pulmonares moderados e muito baixa em volumes que são muito baixo ou muito altos ⇨ Movimentos respiratórios Inspiração ✓ Consiste na entrada de ar (com alta concentração de O2 e baixa concentração de CO2) para os pulmões ✓ Durante a inspiração com a expansão da caixa torácica, a pressão alveolar diminui em cerca de 3mmHg em relação a atmosférica (760mmHg) ✓ A pressão interpleural se torna mais negativa (-8mmHg) Expiração- ✓ Saída do ar (alta concentração de Co2 e baixa concentração de O2) dos pulmões – º ✓ A pressão alveolar aumentam em cerca de 3mmHg em relação a pressão atmosférica ✓ A pressão intrapleural torna-se menos negativa (-2mmHg) ✓ Inspiração normal: ✓ Contrai o diafragma ✓ Pressão intrapulmonar reduz em cerca de 3mmHg ✓ Aumentam o volume do tórax e do pulmão Inspiração forçada: ✓ Auxiliada pela contração dos músculos acessórios (escalenos e ECM), reduzindo a pressão pulmonar em 20mmHg ou menos Expiração normal: ✓ Relaxa o diafragma ✓ Relaxam músculos intercostais e a elasticidade dos pulmões reduz o volume do tórax e do pulmão ✓ Pressão intrapulmonar aumentam em cerca de 3mmHg Expiração forçada: ✓ Expiração auxiliada pela contração dos músculos abdominais e intercostais internos que aumentam a pressão intrapulmonar em 30mmHg ou mais ⇨ Volumes e capacidades pulmonares - Os volumes e as capacidades pulmonares são medidos por meio da espirometria -A espirometria consiste em medir a entrada e a saída de ar nos pulmões, ou seja, afere as capacidades e volumes pulmonares - O espirometro é um equipamento composto por uma escala indicadora de volume, uma campânula flutuante, um tranque com água e um bucal - Pode ser medido 4 volumes: ✓ Volume corrente ✓ Volume de reserva inspiratório ✓ Volume de reserva expiratório ✓ Volume residual – º - Pode ser medido 4 capacidades: ✓ Capacidades inspiratória ✓ Capacidade funcional ✓ Capacidade vital ✓ Capacidade pulmonar total ⇨ Volumes pulmonares - Quantidade de ar que o indivíduo é capaz de inspirar ou expirar de acordo com a espirometria 1- Volume corrente (VC=500ml) - Volume de ar inspirado e expirado em casa ciclo respiratório em condições basais (em repouso) 2- Volume de reserva inspiratória (VRI=300ml) - É o volume de ar extra que ainda se consegue inspirar depois de já ter inspirado o volume corrente, não incluindo-o então – º 3- Volume de Reserva Expiratória (VRE=110ml) - Volume de ar que por meio de uma expiração forçada, ainda pode ser exalado ao final da expiração do volume correte normal 4- Volume Residual (VR=120ml) - Volume de ar que permanece nos pulmões mesmo ao final da mais vigorosa das expirações (mesmo assim, é constantemente renovado) - Ele é sempre renovado por difusão - Ele está em equilíbrio com o sangue, pois ele nunca sai do alvéolo para os vasos ⇨ Capacidades pulmonares - São as somas de dois ou mais volumes pulmonares 1- Capacidade Inspiratória (CI= VC + VRI = 3500ml) - É a quantidade de ar que um indivíduo pode inspira, partindo do nível expiratório basal e enchendo ao máximo os pulmões 2- Capacidade residual Funcional (CRF=VRE + VR=2300ml) - Quantidade de ar que, em condições normais, permanece nos pulmões ao final da expiração normal. Não pode ser calculado por espirometria 3- Capacidade Vital (CV=VRI+VC+VRE=4600ml) - Amplitude total de uma inspiração máxima e uma expiração máxima, passando pelo volume corrente - Maior quantidade de ar que uma pessoa pode expelir dos pulmões, após eles serem enchido ao máximo, em seguida expirado totalmente 4- Capacidade Pulmonar Total (CPT= VC+VRI+VR=5800ml ou CPT=CV+VR) - Somatório de todos os volumes pulmonares - Todo o volume de ar existente no pulmão ⇨ Volume Respiratório por minuto (VRM) - Quantidade total de ar que se movimenta pelas vias respiratórias a cada minuto VRM= Volume corrente (VC) x Frequência Respiratória – º VRM= 500ml x 12 ciclos.min= 6000ml.min ou 6 litros por minuto Volume Espaço morto (VEM-150ml) - 6 litros de sangue percorrem as vias aéreas por minuto - Nem todo ar inspirado participa das trocas gasosas (aproximadamente 150ml) - Este volume corresponde ao volume do espaço morto, que ocupa apenas a zona que não participa da difusão aérea, isto é, a zona de condução - É o volume de ar que entra nos pulmões e não atinge os alveolos - Ar que está no nariz, laringe, faringe, brônquios e que será insipirado sem nunca ter entrado nos alveolos ⇨ Ventilação alveolar - É o volume total de ar que chega nos alvéolos a cada minutos - VA = FR (VC-VEM) Vem 150ml Va= 4200ml.min ou 4,2L.min Objetivo 4: Explicar a circulação com a dinâmica pulmonar (falar de perfusão,edema, líquido pleural). ⇨ Princípios físicos das trocas gasosas - Os alvéolos são estruturas saculares que se formam no final de cada bronquíolo e tem em sua volta os capilares pulmonar - Nos alvéolos ocorre a hematose pulmonar, em que entra oxigênio na hemoglobina e saída do gás carbônico com dois capilares para o alvéolo ⇨ Circulação pulmonar - A circulação pulmonar tem início com o sangue rico em CO2 proveniente do ventrículo direito, que passa para o pulmão por meio do tronco pulmonar e artérias pulmonares. - Essa circulação tem a função de transportar o sangue venoso rico em CO2 até os capilares pulmonares, onde o CO2 é expelido para dentro dos alvéolos para ser eliminado na expiração e o O2 é absorvido para dentro dos capilares para seguir na circulação sistêmica. - A distribuição do fluxo depende da inter-relação das artérias e veias pulmonares e as pressões alveolares. Os pulmões normais apresentam um gradiente de perfusão entre os ápices e bases dependendo dos efeitos da gravidade. - Na posição ortostática, a pressão hidrostática na base é de cerca de 25 a 30 cmH2O, enquanto que no – º ápice é praticamente zero. Existe, então, um gradiente de concentração entre a base e o ápice. Assim, são definidas três zonas de perfusão nos pulmões: *Perfusão é o mecanismo que bombeia sangue nos pulmões. *Área mais perfundida do pulmão- Base (que chega mais sangue do que ar) Áreas mais ventiladas- Ápice (que chega mais ar do que sangue) Zona 1: Nos terços superiores, a maior pressão do alvéolo determina um colapso das veias e artérias, oferecendo portanto, uma maior resistência ao fluxo sanguíneo. Logo, nessa zona, a pressão alveolar excede a pressão arterial e o fluxo de sangue é muito reduzido nessa área. Isso acontece devido o fato do ar ser menos denso que o sangue, concentrando-se então, no ápice dos pulmões, fazendo dessa região a zona mais hiperventilada, mas nem tanto hiperperfundida do órgão. Zona 2: No terço médio do pulmão, a pressão do alvéolo é superada pelo pico de pressão da arteríola durante a sístole ventricular. Assim, nesta região, a perfusão se faz principalmente durante a sístole, parte do ciclo cardíaco. Logo, nessa região, a pressão arterial excede a pressão alveolar, e o fluxo sanguíneo aumenta em direção a base. Zona 3: Nos terços inferiores, a pressão alveolar é superada pelas pressões das veias e arteríolas, que permanecem dilatados, havendo maior perfusão dessa região durante todo o ciclo cardíaco (a base recebe 4x mais sangue que o ápice). Logo, nessa região, a pressão arterial e venosa excedem a pressão alveolar e aumentam em direção a base. A resistência ao fluxo sanguíneo é mínima, fazendo com que os capilares permaneçam distendidos. Isso ocorre devido à ação da gravidade, que pelo sangue ser mais denso que o ar, concentra-se mais facilmente na região da base. Isso faz com que essa região seja a mais hiperfundida (chega mais sangue nela), mas não é tão hiperventilada do pulmão. OBS10: Por esta razão, doenças pulmonares de disseminação hematogênica, como trombose, infarto ou pneumonias, acometem, principalmente, as áreas mais perfundidas do pulmão, como a base. Doenças que estão ligadas a regiões mais ventiladas, como atelectasia ou tuberculose, acometem mais os ápices pulmonares. Tuberculose: doença infecciosa causada pelo Mycobacterium tuberculosis. A tuberculose se dissemina através de gotículas no ar que são expelidas quando pessoas com tuberculose infecciosa tossem, espirram, falam ou cantam. A infecção pelo M. tuberculosis se inicia quando o bacilo atinge os alvéolos pulmonares e pode se espalhar para os nódulos linfáticos e daí, através da corrente sanguínea para tecidos mais distantes onde a doença pode se desenvolver: a parte superior dos pulmões, os rins, o cérebro e os ossos. A resposta imunológica do organismo se dá por meio de macrófagos que matam a maioria dos bacilos, levando à formação de tecido fibroso cicatricial ("tubérculos"), formando nódulos de tuberculose, que são pequenas lesões que consistem em tecidos mortos de cor acinzentada contendo a bactéria da tuberculose. O problema é que geralmente, essa resposta imunológica falha e os bacilos se espalham por todo o pulmão, acarretando na formação de muitos tubérculos, diminuindo a capacidade de trocas gasosas. Pneumonia são infecções que se instalam nos pulmões que podem acometer a regiãodos alvéolos pulmonares onde desembocam as ramificações terminais dos brônquios e, às vezes, os interstícios (espaço entre um alvéolo e outro). Basicamente, pneumonias são provocadas pela penetração de um agente infeccioso ou irritante (bactérias, vírus, fungos e por reações alérgicas) no espaço alveolar, onde ocorre a troca gasosa. O tipo mais comum é a pneumonia bacteriana, causada pelos Pneumococcus. Esse local deve estar sempre muito limpo, livre de substâncias que possam impedir o contacto do ar com o sangue. Porém, na – º pneumonia, os alvéolos estão repletos de hemácias, leucócitos e líquidos, devido à inflamação infecciosa e fragilidade da membrna do alvéolo. Isso causa uma redução da superfície respiratória e diminui a ventilação dessas áreas, causando hipóxia (↓O2) e hipercapnia (↑CO2). Diferentes do vírus da gripe, que é altamente infectante, os agentes infecciosos da pneumonia não costumam ser transmitidos facilmente. OBS11: Note que a tuberculose acomete mais o ápice do pulmão por ser uma região hiperventilada, pois o bacilo é adquirido pelo ar. Já a pneumonia acomete mais a base por ser uma região hiperfundida, pois boa parte das pneumonias é de origem hematogênica (a bactéria vem pelo sangue). REGULAÇÃO DO FLUXO SANGUÍNEO PULMONAR PELA VENTILAÇÃO PULMONAR O controle do fluxo sanguíneo pulmonar é função da ventilação pulmonar. Áreas pouco ventiladas (hipóxia) causa vasocontricção com diminuição do fluxo sanguíneo local, e redistribuiçãoi do sangue para áreas mais ventiladas. A maior parte do sangue da circulação pulmonar flui através de áreas bem ventiladas. PERFUSÃO SANGUÍNEA REGULADA PELA MUDANÇA DA VENTILAÇÃO PULMONAR - Uma queda da ventilação pulmonar causa redução do PO2 no sangue, gerando uma vasoconstricção dos vasos pulmonares, decaindo o fluxo sanguíneo (diferentmente da vasodilatação que ocorre nos capilares sistêmicos). - Quando há aumento da ventilação pulmonar, haverá uma maior PO2 sanguínea, gerando vasodilatação de vasos pulmonares, aumentando, assim, o fluxo sanguíneo para essa região. VENTILAÇÃO SANGUÍNEA REGULADA PELA MUDANÇA DA CIRCULAÇÃO PULMONAR - Quando o fluxo sanguíneo aumenta, aumenta-se a hematose e o PCO2 nos alvéolos, dilatando os bronquíolos para aumentar o fluxo de ar entrando no pulmão. - Quando o fluxo sanguíneo diminui, há uma redução na PCO2 dos alvéolos, causando constricção dos bronquíolos, diminuindo o fluxo de ar *A ventilação pulmonar depende do fluxo sanguíneo (vice-versa) TROCA DE LÍQUIDOS NOS CAPILARES PULMONARES A dinâmica das trocas de líquidos através das membranas dos capilares pulmonares é qualitativamente a mesma que ocorre nos tecidos periféricos. Entretanto, do ponto de vista quantitativo, existem diferenças importantes, que incluem as seguintes: ✓ A pressão capilar pulmonar é baixa, de cerca de 7mmHg, em comparação com a pressão do capilar funcional dos tecidos periféricos, que atinge cerca de 17mmHg. ✓ A pressão coloidosmótica do líquido intersticial é ligeiramente mais negativa do que no tecido subcutâneo periférico, sendo cerca de - 14mmHg. ✓ Os capilares pulmonares são relativamente permeáveis às proteínas, de modo que a pressão coloidosmótica do liquido intesticial pulmonar é de cerca de 14 mmHg. ✓ As paredes alveolares tão finas que qualquer pressão positiva nos espaços intesticiais maior do que a pessão alveolar (superio a 0 mmHg), permite a passagem de líquidos dos espaços intesticiais para o interior dos alvéolos. O líquido intersticial exerce pressão coloidosmótica negativa de -8 mmHg. Logo, tem-se: PRESSÃO DE FILTRAÇÃO = FORÇA DE EXPULSÃO (29) – FORÇA DE ABSORÇÃO (28) = +1 – º OBS12: A pressão intesticial negativa dos pulmões serve como mecanismo para manter os alvéolos “secos”. Isso serve como explicação para intender o porquê que os alvéolos não se enchem de líquidos, uma vez que sua membrana é muito frágil. Isso não acontece porque os capilares pulmonares e o sistema linfático pulmonar normalmente mantêm uma ligeira pressão negativa nos espaços intersticiais, o que mostra que qualquer excesso de líquido dentro do alvéolo será simplesmente sugado para o interstício. Uma pequena quantidade de líquidos exsuda do epitélio sobre a superfície de revestimento dos alvéolos para mantê-los úmidos. Edema pulmonar: qualquer fator capaz de elevar a pessão dos líquidos intersticiais fará com que haja extravasamento deles para dentro dos alvéolos, dificultanto o processo da hematose. As causas mais comuns são insuficiência cardíaca esquerda (causa grande aumento da pressão venosa pulmonar e inundação dos espaços intesticiais), insuficiência hepática (por diminuição da albumina sérica) e lesões da membrana dos capilares pulmonares (causada por infecções como a pneumonia ou por inalação de substâncias nocivas, como gás cloro e dióxido de enxofre). Para diminuir e tratar edemas pulmonares, aumeta-se a pessão dos gases respiratórios e administra-se albumina, fazendo com que o líquido intesticial volte para os capilares por pessão aérea e osmótica. REGULAÇÃO NEUROLÓGICA DA RESPIRAÇÃO A molécula de O2 se liga fracamente com a porção heme da hemoglobina, que transporta 97% do O2. Quando a PO2 nos capilares alveolares está elevada o O2 se liga a hemoglobina, e quando a PO2 cai nos tecidos, o O2 se dissocia da hemoglobina. O centro respiratório é composto por neurônios localizados no bulbo e na ponte e ajuda no ajuste da respiração. Existem grupos de neurônios dorsais do bulbo responsáveis pela inspiração e neurônios ventrais responsáveis pela expiração. O O2 não exerce efeito direto sobre o centro respiratório, porém atua antes sobre os quimioreceptores periféricos (carotídeos e aórticos) os quais transmitem sinais nervosos ao centro respiratório via nervos vago e glossofaríngeo. O excesso de dióxido (ou de íons de hidrogênio) exerce ação direta sobre o próprio centro respiratório, estimulando os movimentos de inspiração e expiração. Uma vez alteradas, as concentrações dos gases estimulam o centro respiratório, o qual promove o aumento ou a diminuição da ventilação, regulando o equilíbrio entre os gases respiratório – º – º – º
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