Fisiologia do Sistema Respiratório

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O pulmão, principal órgão respiratório, é formado por 
milhões de alvéolos envolvidos por interstício 
pulmonar. No pequeno espaço intersticial são 
encontrados fibroblastos responsáveis pela produção 
de colágeno e de elastina, moléculas importantes para 
a existência de propriedades pulmonares essenciais à 
ventilação. 
As vias aéreas semirrígidas – os brônquios – conectam 
os pulmões à via aérea principal, a traqueia. 
Externamente, o pulmão direito é divido em três 
lobos, e o pulmão esquerdo é dividido em dois lobos. 
 
Cada pulmão está contido dentro de um saco pleural 
com membrana dupla, que contém uma pequena 
quantidade de líquido pleural. A dupla membrana é 
constituída por uma membrana externa (pleura 
parietal) e uma interna (pleura visceral ou 
pulmonar). 
Cada membrana pleural, ou pleura, é formada por 
muitas camadas de tecido conectivo elástico e um 
grande número de capilares. Entre elas, há um espaço 
interpleural, que é um espaço potencial por ser tão 
estreito que não chega a ser um espaço físico, 
revestido pelo líquido intrapleural (pleural), que tem 
aparência mucoide. 
 
As propriedades mecânicas das pleuras e o recuo 
elástico da parede torácica e do tecido pulmonar são 
essenciais para a ventilação normal. 
Funções 
o Trocas gasosa 
o Regulação pH 
o Vocalização 
o Proteção contra substâncias estranhas 
Componentes do sistema respiratório: 
 O sistema condutor, ou vias aéreas, que 
conduz ar do meio externo para a superfície 
de troca dos pulmões. 
 Os alvéolos são uma série de sacos 
interconectados e associados aos seus 
respectivos capilares pulmonares. Formam a 
superfície de troca, onde o oxigênio se move 
do ar inalado para o sangue, e o dióxido de 
carbono move-se do sangue para o ar que 
será exalado 
 Os ossos e os músculos do tórax (cavidade 
torácica) e do abdome que auxiliam a 
ventilação 
Pode ser dividido em: 
Trato respiratório superior: boca, cavidade nasal, 
faringe e laringe. Responsável por filtrar, aquecer e 
umidificar o ar inalado. 
Trato respiratório inferior (porção torácica): traqueia, 
dois brônquios principais e suas ramificações 
(bronquíolos) e alvéolos. 
 
A caixa torácica é delimitada pelas costelas, pela 
coluna vertebral e pelo diafragma. 
Propriedades principais dos pulmões: 
 Complacência: capacidade de distensão do 
pulmão 
 Elasticidade: capacidade que o pulmão tem de 
voltar ao seu estado fisiológico de repouso 
Funções do líquido pleural: 
 Mantem os pulmões aderidos a caixa torácica 
 Permite o deslizamento dos pulmões entre as 
pleuras durante os movimentos respiratórios 
− a pleura parietal acompanha o movimento de 
expansão da caixa torácica 
− a pleura visceral tende a resistir ao 
movimento da caixa torácica, permanecendo 
no mesmo local 
− há um aumento do espaço interpleural devido 
ao movimento da pleura parietal e a 
permanência da visceral, diminuindo a 
pressão — aumento do gradiente negativo de 
pressão do líquido pleural, que fica com 
pressão ainda mais negativa. 
− Ao final de uma expiração tranquila, o líquido 
pleural apresenta uma pressão 
subatmosférica (negativa em relação a Patm: -
4 a -6 mmHg), resultante de forças que 
favorecem a contração e expansão dos 
pulmões. 
 
 
 
 
 
 
 
Respiração: 
É a permuta de gases respiratórios (O2 e CO2) entre o 
ar atmosférico e os tecidos do organismo. 
 Respiração interna: troca de gases que ocorre 
entre os tecidos do organismo com o sangue 
— hematose tecidual 
 Respiração externa: troca de gases que ocorre 
entre o ar ambiente e o sangue. Ocorre em 2 
etapas: 
− Ventilação Pulmonar: troca de gases entre 
ar alveolar e ar atmosférico 
− Hematose Pulmonar: troca de gases entre 
o ar alveolar e o sangue 
Ventilação é o movimento do ar para dentro e para 
fora dos pulmões. 
Os sistemas respiratório e circulatório cooperam com 
o intuito de movimentar o O2 e o CO2 entre a 
atmosfera e as células. 
 
Esternocleidomastoide e escaleno: músculos 
acessórios da inspiração, contraem-se apenas durante 
a inspiração forçada 
Músculos intercostais externos e diafragma: principais 
músculos da inspiração, seu relaxamento causa a 
expiração passiva 
Músculos intercostais internos e músculos 
abdominais: contraem-se apenas durante a expiração 
ativa. 
Músculos auxiliares da respiração: 
Diafragma: é um músculo estriado esquelético. 
Quando se contrai, a cúpula diafragmática empurra a 
cavidade abdominal para baixo aumentando o volume 
da cavidade torácica. A contração do diafragma então 
aumenta o comprimento longitudinal e látero-lateral 
da cavidade torácica, por também movimentar as 
costelas para cima e para fora na inspiração. 
Músculos acessórios da respiração: 
São os músculos esternocleidomastoideo, escalenos, 
paraesternais intercartilaginosos e intercostais 
externos. 
Agindo em conjunto, eles proporcionam o efeito “alça 
de balde” e “movimento de alavanca” das estruturas 
ósseas e musculares que compõem a caixa torácica. 
Em situações basais, a expiração é um processo 
passivo, portanto não depende da contração da 
musculatura. Contudo, em momentos de expiração 
forçada são utilizados os músculos intercostais 
internos e músculos abdominais. 
Músculos da inspiração: diafragma, intercostais 
externos (elevam a caixa torácica), músculos 
esternocleidomastóideos (elevam o esterno), serráteis 
anteriores e escalenos (elevam as costelas) 
Músculos da expiração: diafragma, intercostais 
internos (puxam a caixa torácica para baixo), reto do 
abdome (puxa as costelas para baixo e comprime o 
conteúdo abdominal contra o diafragma) 
 
Principais funções da respiração: 
 Ventilação pulmonar 
 Difusão de oxigênio e dióxido de carbono 
entre os alvéolos e o sangue 
 Transporte de oxigênio e dióxido de carbono 
entre os alvéolos e os tecidos corporais e suas 
trocas com as células de todos os tecidos do 
corpo 
 Regulação da ventilação 
Outras funções: 
 Aquecimento e umidificação do ar: evita a 
ressequidão e hiperhidratação do trato 
respiratório 
 Remoção de partículas poluentes — Filtração 
do ar: ocorre através dos vestíbulos do nariz 
(pelos), glândulas mucoides, microcílios, etc. 
 Termorregulação — regulação da 
temperatura corporal: através da hipo ou 
hiperventilação 
 Regulação do equilíbrio ácido-base do pH 
sanguíneo: através da hipo/ hiperventilação, 
elimina-se mais íons H+ e regula-se a função 
do pH sanguíneo. 
 Eliminação de substâncias voláteis 
 Reservatório sanguíneo 
 Remoção e prevenção à microcoágulos: os 
capilares sanguíneos pulmonares, 
encontrados nos pulmões, produzem 
substâncias anticoagulantes, como a 
heparina. 
 Participação no processo de síntese e 
degradação de compostos vasoativos 
 Fonação (produção de sons) 
 Reflexos neurais: tosse, espirro, bocejo, 
reflexo de micção (esvaziamento da bexiga) e 
processo de defecação 
 
Caminho do ar: 
Cavidades nasais, faringe, laringe, traqueia, brônquios, 
bronquíolos, alvéolos pulmonares e sangue. 
O ar entra no trato respiratório superior através da 
boca e do nariz e passa pela faringe, uma passagem 
comum para os alimentos, para os líquidos e para o 
ar. O ar inalado é aquecido pelo calor do corpo e 
umedecido pela água evaporada do revestimento 
mucoso das vias aéreas. A respiração pela boca não é 
tão eficaz em aquecer e umedecer o ar como a 
respiração pelo nariz. 
Da faringe, o ar flui através da laringe para a traqueia. 
A laringe contém as pregas vocais, faixas de tecido 
conectivo que são tensionadas e vibram para criar o 
som quando o ar passa por elas. 
A traqueia é um tubo semiflexível mantido aberto por 
15 a 20 anéis cartilaginosos em forma de C. Esses 
anéis se estendem para dentro do tórax, onde se 
ramificam (divisão 1) em um par de brônquios 
primários, um brônquio para cada pulmão. Nos 
pulmões, os brônquios ramificam-se repetidamente 
(divisões2-11) em brônquios progressivamente 
menores. Como a traqueia, os brônquios são tubos 
semirrígidos sustentados por cartilagem. 
Nos pulmões, os menores brônquios formam os 
bronquíolos, pequenas passagens flexíveis com uma 
parede formada por músculo liso. Os bronquíolos 
continuam ramificando-se (divisões 12-23) até que 
formem uma transição entre as vias aéreas e o 
epitélio de troca do pulmão. A velocidade do fluxo de 
ar é maior nas vias aéreas superiores e menor nos 
bronquíolos terminais. 
A filtração do ar ocorre na traqueia e nos brônquios. 
Tanto a traqueia quanto os brônquios são revestidos 
com um epitélio ciliado, cujos cílios são banhados por 
uma camada de solução salina. 
 
Uma camada viscosa de muco flutua sobre os cílios 
para prender a maior parte das partículas inaladas. A 
camada de muco é secretada pelas células 
caliciformes no epitélio. Os cílios batem com um 
movimento ascendente que move o muco 
continuamente em direção à faringe, criando o que é 
chamado de movimento mucociliar (“escada rolante” 
mucociliar). O muco contém imunoglobulinas que 
podem atuar sobre muitos patógenos. Uma vez que o 
muco chega até a faringe, ele pode ser expelido 
(expectorado) ou deglutido. No muco deglutido, o 
ácido do estômago e as enzimas destroem os 
microrganismos restantes. 
 
A secreção da camada salina aquosa sob o muco é 
essencial para o movimento mucociliar funcional. 
Na doença fibrose cística, por exemplo, a secreção 
inadequada de íons diminui o transporte de líquido 
nas vias aéreas. Sem a camada de solução salina, os 
cílios ficam presos no muco espesso e viscoso, 
perdendo a capacidade de movimentar-se. O muco 
não pode ser eliminado, e as bactérias colonizam as 
vias aéreas, resultando em infecções pulmonares 
recorrentes. 
OBS: o tabagismo paralisa os cílios das vias aéreas e 
aumenta a produção de muco. 
OBS 2: O condicionamento do ar possui 3 
componentes: 
1. Aquecimento do ar à temperatura do corpo (37°C), 
de modo que a temperatura corporal não mude e os 
alvéolos não sejam danificados pelo ar frio. 
2. Adiciona vapor de água até o ar atingir a umidade 
de 100%, de modo que o epitélio de troca úmido não 
seque. 
3. Filtra material estranho, de modo que vírus, 
bactérias e partículas inorgânicas não alcançam os 
alvéolos. 
Arvore respiratória: 
Cada grupo de alvéolos é circundado por fibras 
elásticas e por uma rede de capilares. 
Os órgãos e componentes do sistema respiratório 
podem ser classificados em 2 grupos: uma zona de 
transporte ou condução e uma zona respiratória. 
A zona de transporte inclui: vias aéreas superiores 
(cavidade nasal, faringe e laringe), traqueia, 
brônquios, bronquíolos e bronquíolos terminais. 
Trata-se de áreas que não realizam trocas gasosas, 
sendo responsáveis pela condução do ar, além de 
filtrá-lo, umedecê-lo e aquecê-lo 
A zona respiratória abrange os bronquíolos 
respiratórios, os ductos alveolares e os sacos 
alveolares. São os locais onde ocorrem as trocas entre 
o ar atmosférico e o sangue que passa nos capilares 
alveolares. 
Os brônquios se ramificam até os bronquíolos 
(musculatura lisa), que se ramificam até os alvéolos. 
As paredes dos bronquíolos também são, quase de 
modo completo, formadas por músculo liso, com a 
exceção do bronquíolo mais terminal, denominado 
bronquíolo respiratório, que é constituído, em sua 
maior parte, de epitélio pulmonar e tecido fibroso 
subjacente, mais algumas fibras musculares lisas. 
Muitas doenças pulmonares obstrutivas do pulmão 
resultam do estreitamento dos brônquios menores e 
dos maiores bronquíolos, frequentemente por causa 
da contração excessiva da musculatura lisa. 
Nas paredes brônquicas, placas cartilaginosas 
encurvadas menos extensas mantêm a rigidez de 
forma razoável, embora permitam mobilidade 
suficiente para a expansão e contração dos pulmões. 
Essas placas ficam progressivamente menos extensas 
nas últimas gerações de brônquios, e não estão 
presentes nos bronquíolos. 
 
 
Alvéolos: 
Os alvéolos, agrupados nas extremidades dos 
bronquíolos terminais, constituem a maior parte do 
tecido pulmonar. A sua função primária é a troca 
gasosa entre o tecido e o sangue. Cada pequeno 
alvéolo é composto de uma única camada de epitélio. 
Dois tipos de células epiteliais são encontrados nos 
alvéolos: 
Célula alveolar tipo I 
o Formam 95% da área superficial alveolar 
o Muito delgadas, permitindo a rápida difusão 
de gases 
Na maior parte da área de troca, uma camada de 
membrana basal funde o epitélio alveolar ao 
endotélio do capilar. Na área restante, somente uma 
pequena quantidade de líquido intersticial está 
presente. 
 
Célula alveolar tipo II 
o menor e mais espessa 
o sintetiza e secreta uma substância química 
conhecida como surfactante. 
o ajudam a minimizar a quantidade de líquido 
presente nos alvéolos, transportando solutos 
e água para fora do espaço aéreo alveolar. 
O surfactante é mistura complexa de vários 
fosfolipídeos, proteínas e íons, ele mistura-se com o 
líquido fino que reveste o alvéolo para ajudar os 
pulmões quando eles se expandem durante a 
respiração. 
O surfactante diminui a tensão superficial no líquido 
que reveste os alvéolos. A redução da tensão 
superficial impede os alvéolos menores de colapsarem 
e torna mais fácil inflar os pulmões. 
 As paredes finas do alvéolo não contêm músculo, 
uma vez que as fibras musculares poderiam bloquear 
a rápida troca gasosa. Como resultado, o próprio 
tecido pulmonar não pode se contrair. Entretanto, o 
tecido conectivo entre as células epiteliais alveolares 
contém muitas fibras de colágeno e de elastina que 
criam a energia potencial elástica quando o tecido 
pulmonar é estirado 
 
Bronquíolo respiratório: ramificações do bronquíolo 
terminal onde encontra-se alvéolos isolados. Se 
ramificam em ductos alveolares que na parte terminal 
dão origem a alvéolos 
Poros de Kohn: fazem a comunicação interna entre os 
alvéolos 
Vias respiratórias superiores: 
 
Cavidade nasal: possui conchas nasais, superiores, 
inferiores e medias que possibilitam o aquecimento e 
a umidificação do ar 
Pelos e mucos que retem impurezas e filtram o ar 
Faringe: tem 3 divisões, a nasofaringe, orofaringe e 
laringofaringe. 
Na parede da faringe há mecanorreceptores que 
inibem o processo respiratório e fecham a epiglote 
tampando a entrada da laringe, impedindo que o 
alimento vá para o trato respiratório. 
Laringe: no início encontramos as pregas vocais 
Sangue: 
O sangue chega ao pulmão com pressão parcial de 
oxigênio de 40 mmHg e com 46 mmHg de gás 
carbônico, proveniente da respiração celular. Como 
chega com maior pressão ele passa do capilar para os 
alvéolos, e assim ocorre em toda parte do corpo, as 
trocas ocorrem devido as diferenças de pressão. 
Hemoglobina pode se ligar a 4 moléculas de O2 
 
O fluxo sanguíneo através dos pulmões é igual ao 
débito cardíaco. A resistência ao fluxo sanguíneo na 
circulação pulmonar é baixa. A pressão arterial 
pulmonar média é de 25/8 mmHg 
 
A ventilação pulmonar pode ser estudada por meio do 
registro do movimento do volume de ar para dentro e 
para fora dos pulmões, o método chamado 
espirometria. O objeto utilizado é chamado 
espirograma. 
 
 
Capacidade Pulmonar 
Combinação de volumes pulmonares 
 
 
 
Capacidade inspiratória: É a quantidade de ar que a 
pessoa pode inspirar, começando a partir do nível 
expiratório normal e distendendo os pulmões até seu 
máximo. -> 3.500 
o volume corrente + volume de reserva 
inspiratório 
Capacidade residual funcional: quantidade de ar que 
permanece nos pulmões, ao final de expiração 
normal. -> 2.300 
o volume de reserva expiratório + volume 
residual 
Capacidade vital: tudo o que conseguimos mobilizar 
de ar (expiração e inspiração) 
o volume de reserva inspiratório + volume 
corrente + volume de reserva expiratório 
Capacidade pulmonar total: é o volume máximo a 
que os pulmões podem serexpandidos com o maior 
esforço 
o capacidade vital + volume residual. 
Volumes Pulmonares 
Existem quatro volumes pulmonares, quando 
somados são iguais ao volume máximo que os 
pulmões podem expandir. 
Volume corrente: quantidade de ar deslocada na 
respiração de repouso, a quantidade que entra é igual 
a quantidade que sai -> 500ml 
Volume de reserva inspiratória: volume extra de ar 
que pode ser inspirado além do volume corrente 
normal, quando a pessoa inspira com força total -> 
3.000 ml 
Volume de reserva expiratório: máximo volume extra 
de ar que pode ser expirado na expiração forçada, 
apor o final de expiração corrente normal. -> 1.100 ml 
Volume residual: volume que fica dentro do pulmão 
após a expiração mais forçada. -> 1.200 ml 
Volume de espaço morto: fica nas vias aéreas 
superiores, local onde não há trocas gasosas. O 
volume de ar normal do espaço morto, no homem 
adulto jovem, é cerca de 150 mililitros. O ar do espaço 
morto aumenta pouco com a idade. 
 
 
O primeiro gráfico mostra um indivíduo doente, o 
volume residual aumenta e não há força para esvaziar 
o pulmão, há problema na elasticidade. 
 
A capacidade e o volume total de reserva estão 
diminuídos 
Ventilação Pulmonar 
Volume de ar inspirado e expirado por minuto 
Ventilação pulmonar = volume corrente X frequência 
respiratória 
Ventilação Alveolar 
Volume de ar trocado entre a atmosfera e os alvéolos 
por minuto 
Ventilação alveolar = (volume corrente – espaço 
morto) X frequência respiratória 
Sistema renina angiotensina aldosterona: 
Ativo quando há uma queda acentuada na pressão 
arterial 
 
O fígado produz constantemente o angiotensinogenio 
e o libera na corrente sanguínea. Ele é o precursor de 
uma molécula que regula a pressão arterial 
Os rins produzem a enzima renina que transforma o 
angiotensinogenio em angiotensina I. Tudo isso ocorre 
na corrente sanguínea 
Quando a angiotensina I passa no pulmão ela é 
convertida em angiotensina II pela ECA (enzima 
conversora de angiotensina) que fica no capilar das 
células endoteliais. A angiotensina II ativa o sistema 
simpático e age na glândula suprarrenal induzindo-a a 
produzir aldosterona, que age nos rins fazendo com 
que eles reabsorvam mais sódio para o sangue. Com 
mais sódio no sangue a pressão aumenta. A 
angiotensina II também gera vasoconstrição e age na 
glândula hipófise induzindo a produção de ADH, que 
colabora na vasoconstrição e aumenta a absorção de 
água pelos rins, aumentando o volume do sangue. 
Tudo isso para elevar a pressão arterial. 
Após a pressão se normalizar a ECA II deliga o 
complexo 
O sars-cov 2 utiliza a ECA II para entrar na célula 
através da atração de suas proteínas spike a essa 
proteína que já é produzida pelo corpo 
Trocas Gasosas 
 
O oxigênio chega nos alvéolos com uma pressão de 
100mm Hg. 
 
A solubilidade do oxigênio é baixa 
Em uma pressão parcial a 100 mmHg de O2 as 
moléculas de oxigênio se atracam na hemoglobina. A 
pressão de oxigênio no sangue cai pois os tecidos vao 
usando o oxigênio dissolvido circulante e o fluxo de 
oxigênio dos alvéolos para o sangue é constante. 
 
 
Na ponte e no bulbo há núcleos neuronais (agregados 
de neurônios) que controlam a respiração 
A capacidade residual funcional (CRF), que é o volume 
de ar que permanece nos pulmões ao final de cada 
expiração normal, é importante para a função 
pulmonar. Como esse valor varia acentuadamente em 
alguns tipos de doença pulmonar, é geralmente 
desejável medir essa capacidade. 
O espirômetro não pode ser usado de modo direto 
para medir a CRF, pois o ar no volume residual dos 
pulmões não pode ser expirado para o interior do 
espirômetro, e esse volume constitui cerca da metade 
da CRF. Para medir a CRF, o espirômetro deve ser 
usado de maneira indireta, geralmente por meio do 
método da diluição do hélio.