Fisiologia Respiratória AULA 6

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DESCRIÇÃO
A Fisiologia Respiratória e suas influências no controle da homeostase sistêmica.
PROPÓSITO
Compreender a importância dos processos fundamentais da Fisiologia do sistema respiratório para o estabelecimento da homeostase orgânica e da manutenção da vida.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Descrever a organização do sistema respiratório
MÓDULO 2
Comparar os fenômenos associados aos movimentos respiratórios
MÓDULO 3
Definir as medidas dos volumes e capacidades pulmonares
MÓDULO 4
Reconhecer o processo de difusão e transporte de gases no organismo
MÓDULO 1
Descrever a organização do sistema respiratório
INTRODUÇÃO
A função respiratória sofre grandes variações de acordo com cada espécie animal, tanto em relação à estrutura, quanto à função. Por exemplo, podemos assumir que o sistema respiratório dos peixes é menos evoluído do que o humano. Nesses animais, podemos denominar o sistema como branquial, ou seja, as trocas gasosas são realizadas pelas brânquias, que são bastante vascularizadas, permitindo que os gases sejam trocados diretamente entre essas estruturas e o meio líquido (circulação aberta).
JÁ NO SISTEMA RESPIRATÓRIO DO SER HUMANO, O AR AMBIENTE NÃO POSSUI PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS COMPATÍVEIS PARA ALCANÇAR O SISTEMA CIRCULATÓRIO DE MANEIRA DIRETA, COMO NOS PEIXES. PARA ISSO, O CORAÇÃO PRECISA DIRECIONAR UMA PARTE DO SANGUE PARA UM ÓRGÃO ESPECIALIZADO NO CONDICIONAMENTO E DIFUSÃO DOS GASES: OS PULMÕES. A PARTIR DE AGORA, VOCÊ ENTENDERÁ O PAPEL DOS PULMÕES NA COMPLEXA TAREFA DE REALIZAR A RESPIRAÇÃO PULMONAR.
Inicialmente, podemos notar que o sistema respiratório no ser humano é dividido em duas zonas:
ZONA RESPIRATÓRIA
Onde ocorrem as trocas gasosas.
ZONA DE TRANSPORTE
Compreendida pela estrutura da árvore traqueobrônquica, cuja função está relacionada com o condicionamento e condução do ar até as porções da zona respiratória.
ATENÇÃO
Entre as zonas de condução e a zona respiratória, existe a zona de transição. Nela, observamos estruturas que podem ser consideradas mistas, onde as trocas gasosas se iniciam, porém, em níveis tidos como não significativos.
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ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA RESPIRATÓRIO
Para entender o sistema respiratório, no que diz respeito à função pulmonar, precisaremos compreender como essas estruturas se organizam para manter uma interface sangue-gás favorável à realização das trocas gasosas respiratórias. No entanto, existem problemas potenciais que desfavorecem essa interface.
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INTERFACE GÁS-SANGUE
O oxigênio e o dióxido de carbono se deslocam através de uma interface criada entre a porção aérea e o sangue a favor de seu gradiente de concentração, ou seja, por difusão simples. Neste sentido, assumimos que uma porção desta interface possui pressão parcial de gases mais elevada que a outra, semelhante ao transporte de água.
 SAIBA MAIS
A lei de difusão de Fick estabelece que o volume dos gases que atravessa uma determinada membrana biológica é proporcional à área dessa membrana, no entanto, inversamente proporcional à espessura. Essa espécie de parede é denominada barreira alvéolo-capilar, considerada por ser excessivamente fina, porém, com uma extensa área disponível para realização das trocas gasosas, o equivalente 50 a 100 metros quadrados.
Como é possível os pulmões apresentarem uma área de superfície tão extensa disponível para difusão no interior de uma cavidade torácica tão limitada? Isto ocorre pela presença de pequenos vasos sanguíneos (capilares), que envolvem milhares de pequenos sacos aéreos, denominados como alvéolos (Figura 1).
Fonte: Shutterstock.comFigura 1. Representação visual referente às estruturas dos alvéolos pulmonares.
Para você ter uma ideia, existem cerca de 500 milhões de alvéolos ao longo do pulmão humano, cada um com aproximadamente 1-3 mm de diâmetro. O somatório da área de superfície total dos alvéolos equivale a 85 metros quadrados, do tamanho de uma quadra de tênis. No entanto, considerando essas estruturas como esferas perfeitas, toda essa área comporta apenas cerca de 4 litros de ar.
FINALMENTE, PARA QUE OCORRA A DIFUSÃO DE GASES POR ESSAS ESTRUTURAS, A CONCENTRAÇÃO PARCIAL DE UM GÁS, MOVIDO ATRAVÉS DA INTERFACE GÁS-SANGUE PELAS VIAS AÉREAS, PRECISA SER MAIOR OU MENOR QUE A CONCENTRAÇÃO PARCIAL DESSE MESMO GÁS QUE CHEGA NAS VIAS AÉREAS PELOS VASOS SANGUÍNEOS.
ESTRUTURA DAS VIAS AÉREAS
Agora vamos ver em maior detalhe a estrutura das vias aéreas que se divide em zona de transporte, zona de transição e zona de respiração.
ZONA DE TRANSPORTE
As vias aéreas iniciam-se através de um tubo principal que vai se ramificando de maneira contínua à medida que essas estruturas condutoras se distanciam das porções superiores. Além da redução do diâmetro dessas estruturas, elas vão se encurtando e se tornam mais numerosas à medida que penetram nas vias respiratórias mais profundas.
Na fase inspiratória, o ar ambiente passa pela cavidade nasal ou oral até alcançar a árvore traqueobrônquica (Figura 2).
Nesse momento, o ar passa por uma importante etapa, denominada condicionamento dos gases. Este condicionamento compreende as alterações físico-químicas dos gases ambiente, tendo em conta que foram direcionados para outro lugar (vias aéreas), com características diferentes das apresentadas no meio de origem.
O condicionamento dos gases pode ser resumido a quatro fenômenos a saber:
FILTRAÇÃO
UMIDIFICAÇÃO
AQUECIMENTO
EVAPORAÇÃO
Fonte: Guirrin Tales/ Wikimedia commons/CC-BY-SA-4.0Figura 2. Estruturas pertencentes à cavidade nasal, onde iniciam as vias aéreas.
FILTRAÇÃO DOS GASES
Ao penetrar nas vias aéreas, o ar sofre um ligeiro processo de filtração, onde muitas de suas partículas ficam aprisionadas nos pelos presentes nas narinas – no início da cavidade nasal, esta região também é denominada vestíbulo da cavidade nasal. Além disso, o epitélio de revestimento da cavidade nasal e de toda via aérea é úmido, devido às secreções produzidas pelas células caliciformes, distribuídas ao longo de toda via aérea.
Neste sentido, muitas partículas estranhas também podem ficar aprisionadas pela atração com as partículas de água, no decorrer de toda via aérea. Por isso, muitas vezes, ocorrem reflexos no nível da cavidade oral:
• Espirro - Quando as partículas irritam a mucosa da cavidade nasal, podendo acarretar a rinite.
• Tosse - Quando essas partículas estranhas causam irritabilidade na mucosa da região da orofaringe.
Além dos fatores apresentados acima, o epitélio de revestimento das vias aéreas apresenta alguns tipos de células, dentre elas, as ciliadas.
Fonte: Bruce Blaus/Wikimedia commons/CC BY-SA 4.0Figura 3. Ilustração da presença de células ciliadas no epitélio de revestimento das vias aéreas.
Essas células conseguem promover o deslocamento de poluentes e partículas estranhas de um modo geral. Deste modo, elas também auxiliam a filtração dos gases. Essas células são responsáveis por realizar os batimentos ciliares, fenômeno encarregado do transporte de muco e partículas estranhas presentes em toda estrutura das vias aéreas (Figura 3).
Você já ouviu falar na fibrose cística?
A fibrose cística é uma doença genética caracterizada pela deficiência dos canais específicos de cloreto (Cl-), denominados como canais CFTR, localizados nas vias aéreas (Figura 4).
ESSES CANAIS SÃO RESPONSÁVEIS PELO TRANSPORTE DE CL- PARA A SUPERFÍCIE DO EPITÉLIO DE REVESTIMENTO. COM ISSO, OCORRE O MOVIMENTO DE ÁGUA PARA ESTA REGIÃO E O MUCO SE APRESENTA MENOS DENSO, FACILITANDO SEU TRANSPORTE PELA AÇÃO DAS CÉLULAS CILIADAS. SENDO ASSIM, A DEFICIÊNCIA DESSE CANAL FAZ COM QUE O MUCO FIQUE DE 30 A 60 VEZES MAIS DENSO, DIFICULTANDO SEU TRANSPORTE E SE ACUMULANDO NO EPITÉLIO. O APRISIONAMENTO DO MUCO NAS VIAS AÉREAS ACARRETA A PROLIFERAÇÃO DE BACTÉRIAS E GERMES, PODENDO CAUSAR INCHAÇO, INFLAMAÇÕES E INFECÇÕES, TAIS COMO PNEUMONIA E BRONQUITE (FIGURA 4).
Na figura 4, à esquerda (1), observamos na figura superior uma representação dos canais de cloreto denominados CFTR e sua importância no transporte desse íon para a superfície do epitélio, como resultado, teremoso transporte de água e a liquidificação do muco (líquido verde presente na superfície do epitélio), facilitando sua eliminação. À direita (2), notamos um exemplo da deficiência ou ausência desses canais. Deste modo, ocorre a redução do transporte de cloreto e de água para a superfície, tornando o muco dessa região mais denso e dificultando sua eliminação. O aprisionamento do muco na superfície acarreta a redução do pH local (acidificação do epitélio) e desenvolvimento do processo inflamatório.
Fonte: Lbudd14/Wikimedia commons/CC-BY-SA-3.0Figura 4. Exemplo ilustrativo do epitélio de revestimento das vias aéreas.
UMIDIFICAÇÃO DOS GASES
As características físico-químicas dos gases no ambiente seguem o comportamento do próprio ambiente. Como o meio é muito mais seco do que as vias aéreas, o ar ao penetrar nessas regiões sofre a umidificação.
AQUECIMENTO DOS GASES
A cavidade nasal apresenta temperatura quase idêntica à interna (aproximadamente 37◦ C), portanto, ao penetrar no nariz, o ar inicia o processo de aquecimento que continua ao longo de toda via aérea e se iguala à temperatura dessas regiões.
EVAPORAÇÃO DOS GASES
Como vimos, à medida que o ar seco e frio penetra nas vias aéreas, o processo de umidificação e aquecimento desenvolve o processo de evaporação dos gases. Esse processo resulta na instalação de um gradiente de pressão, denominado como pressão de vapor de água (na faixa de 47 mmHg). Isso explica o fato de o sistema respiratório possuir um papel importante no controle da temperatura corporal, sobretudo nos cães, uma vez que, em ambientes muito quentes e úmidos, nota-se o aumento e a salivação excessiva desses animais, acarretando, então, na transferência de calor do corpo para o ambiente.
QUANDO O AR ALCANÇA A TRAQUEIA, ELE PERCORRE UMA TRAJETÓRIA DESCENDENTE POR UMA DISTÂNCIA ENTRE 15 E 20 CENTÍMETROS ATÉ ALCANÇAR AS ESTRUTURAS DA CARINA, ONDE A TRAQUEIA SOFRE BIFURCAÇÃO FORMANDO OS BRÔNQUIOS PRINCIPAIS DIREITO E ESQUERDO. SEQUENCIALMENTE, ESSES BRÔNQUIOS SE DIVIDEM EM BRÔNQUIOS LOBARES, DEPOIS, EM BRÔNQUIOS SEGMENTARES. ESSE PROCESSO PROSSEGUE ATÉ FORMAR OS BRONQUÍOLOS TERMINAIS, QUE SÃO AS MENORES ESTRUTURAS DAS VIAS AÉREAS.
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Todos esses brônquios constituem as vias aéreas condutoras, cuja função é conduzir o ar inspirado às regiões em que ocorrem as trocas gasosas nos pulmões (Figura 5). Observe que os alvéolos foram seccionados, permitindo que as vias aéreas condutoras da traqueia aos bronquíolos terminais sejam vistas.
Figura 5. Representação estrutural das vias respiratórias de um pulmão humano.
As vias aéreas proximais maiores têm muita cartilagem em suas paredes. À medida que as vias aéreas progridem distalmente, a proporção de cartilagem diminui e a de músculo liso aumenta, de modo que as vias aéreas distais menores são compostas, principalmente, de músculo liso.
Uma vez que as vias aéreas não contêm alvéolos e não participam das trocas gasosas, constituem o espaço morto anatômico (EMA). O termo “espaço morto” refere-se às áreas dos pulmões que recebem ventilação, mas sem fluxo sanguíneo satisfatório para realizar as trocas gasosas. Este volume compreende cerca de 150 ml em uma pessoa adulta.
ZONA DE TRANSIÇÃO
A zona de transição começa no nível dos bronquíolos respiratórios, sendo caracterizada pela perda de células ciliadas a partir dos bronquíolos terminais.
 SAIBA MAIS
Os bronquíolos respiratórios também se diferenciam por apresentarem sacos alveolares espaçados e por se comunicarem diretamente com os alvéolos por meio de pequenos orifícios em suas paredes, chamados canais de Lambert.
Finalmente, alcançamos os ductos alveolares totalmente revestidos pelos alvéolos. A área (onde ocorre a troca gasosa) que contém milhares dessas pequenas estruturas é chamada de zona de respiração. A distância dos bronquíolos terminais aos alvéolos mais distais é de apenas alguns milímetros, mas a zona respiratória representa a área de superfície mais ampla dos pulmões, que pode conter o equivalente a 2,5 a 3 litros de ar em estado de repouso.
ZONA RESPIRATÓRIA
A zona respiratória formada pela unidade capilar pulmonar é a parte principal das trocas gasosas no pulmão e é composta por:
ALVÉOLOS
SEPTOS ALVEOLARES
AMPLA REDE CAPILAR
Os alvéolos são pequenas protuberâncias cobertas por uma camada de células do tipo pavimento, com um diâmetro de cerca de 250 µm. O diafragma alveolar é composto de vasos sanguíneos e fibras elásticas, colágeno e terminações nervosas. O compartimento alveolar tem uma descontinuidade chamada buraco de Kohn, que permite que o ar, o líquido e os macrófagos passem entre os alvéolos. A superfície dos alvéolos é composta por três tipos de células:
CÉLULAS PULMONARES
DO TIPO I
CÉLULAS ALVEOLARES
ESCAMOSAS
CÉLULAS PULMONARES DO TIPO II OU CÉLULAS ALVEOLARES GRANULARES
CÉLULAS PULMONARES DO TIPO I
Também denominadas pneumócitos.
CÉLULAS ALVEOLARES ESCAMOSAS
São as mais comuns, com quase nenhuma organela citoplasmática, e sua função é cobrir a maior parte dos alvéolos superficiais.
CÉLULAS PULMONARES DO TIPO II OU CÉLULAS ALVEOLARES GRANULARES
Têm uma estrutura quase esférica e muitas microvilosidades em sua superfície. Diferentemente das células pulmonares do tipo I, elas contêm muitas organelas com grânulos permeáveis, denominados corpos lamelares, responsáveis pelo armazenamento e secreção de surfactantes, que recobrem a superfície alveolar e têm como função reduzir a tensão superficial. As células pulmonares do tipo II têm a capacidade de se regenerar e se transformar no tipo I quando são lesionadas.
Os macrófagos alveolares representam uma pequena porcentagem das células alveolares. Além de estarem localizados na superfície dos alvéolos, também são transmitidos livremente da circulação para o espaço intersticial, passando então pelo espaço entre as células epiteliais. Os macrófagos têm a função de engolir corpos estranhos, contaminados de partículas e bactérias.
A PARTIR DESSE MOMENTO, VOCÊ DEVE SE QUESTIONAR: COMO AS ESTRUTURAS DAS VIAS AÉREAS SE COMPORTAM FUNCIONALMENTE, PARA GARANTIR FLUXO DE OXIGÊNIO (O2) SATISFATÓRIO PARA OS TECIDOS, E DELES REMOVER QUANTIDADES ELEVADAS DE DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)?
Posteriormente, observaremos como as estruturas pulmonares funcionam, no sentido de promover o fluxo aéreo dos gases presentes no ambiente, em direção à porção respiratória do sistema pulmonar. Para realizar esta tarefa, as estruturas dos pulmões e da caixa torácica deverão ser capazes de sofrer variações de volume e pressão de maneira significativa, tendo em mente que o fluxo de gases é altamente dependente dos gradientes de pressões parciais de cada gás entre essas duas regiões. Por este motivo, veremos como os pulmões são capazes de realizar um trabalho mecânico importante, para garantir o fluxo de gás em direções opostas a cada ciclo respiratório.
A ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA RESPIRATÓRIO
VERIFICANDO O APRENDIZADO
Parte superior do formulário
1. A RESPEITO DA BARREIRA DE ALVÉOLO-CAPILAR DO PULMÃO HUMANO, MARQUE A RESPOSTA CORRETA:
O volume de gases que atravessa essa membrana é proporcional à sua área.
A área total da barreira de gases no sangue é de cerca de 1m2.
Cerca de 10% da área da parede alveolar é ocupada por capilares.
Se a pressão nos capilares aumentar a níveis acima do normal, a barreira de gases no sangue pode ser danificada.
O oxigênio atravessa a barreira dos gases do sangue por transporte ativo.
Parte inferior do formulário
Parte superior do formulário
2. EM RELAÇÃO ÀS VIAS AÉREAS DO PULMÃO HUMANO, MARQUE A OPÇÃO CORRETA:
O volume da zona de transporte é de cerca de 50 ml.
O volume de ar na zona respiratória em repouso é de cerca de 10 litros.
Um bronquíolo respiratório difere-se de um bronquíolo terminal pela presença de alvéolos nas suas paredes.
Em média, existem cerca de três ramificações da condução das vias aéreas antes que os primeiros alvéolos apareçam em suas paredes.
Nos dutos alveolares, o fluxo de gás ocorre através da evaporação.
Parte inferior do formulário
GABARITO
1. A respeito da barreira de alvéolo-capilar do pulmãohumano, marque a resposta correta:
A alternativa "A " está correta.
A superfície de contato do gás com a membrana é essencial para que este a atravesse. Portanto, o volume de gás que atravessa a membrana é proporcional à sua área.
2. Em relação às vias aéreas do pulmão humano, marque a opção correta:
A alternativa "C " está correta.
A zona de transição é difícil de ser delimitada funcionalmente, por isso, ela ocorre quando os bronquíolos terminais viram bronquíolos respiratórios. Isto pode ser percebido quando estes possuem pequenos sacos alveolares em suas paredes.
MÓDULO 2
Comparar os fenômenos associados aos movimentos respiratórios
INTRODUÇÃO
A renovação contínua de ar nos alvéolos é garantida pelo movimento do tórax, por exemplo, durante a inspiração.
O VOLUME DA CAIXA TORÁCICA AUMENTA E OS PULMÕES SE EXPANDEM PARA PREENCHER O AUMENTO DESSE ESPAÇO.
À MEDIDA QUE A CAPACIDADE PULMONAR AUMENTA, A PRESSÃO DENTRO DO SISTEMA DIMINUI, DE MODO QUE O AR CIRCUNDANTE É SUGADO PARA OS PULMÕES.
A expiração ocorre imediatamente após a inspiração. Neste estágio, a força da retração elástica dos pulmões fará com que eles diminuam de volume, aumentando o fluxo expiratório para o ar ambiente.
PORTANTO, A EXPIRAÇÃO NORMAL (EM REPOUSO) É CONSIDERADA UM PROCESSO PASSIVO, SEM O EFEITO DOS MÚSCULOS EXPIRATÓRIOS. PORÉM, SOB CONDIÇÕES EM QUE O AR DO SISTEMA DEVA SER ELIMINADO RAPIDAMENTE, A FASE DE EXPIRAÇÃO DEVERÁ OCORRER DE MANEIRA ATIVA, OU SEJA, OS MÚSCULOS EXPIRATÓRIOS DEVEM FUNCIONAR PARA GARANTIR ESSE ALTO FLUXO EXPIRATÓRIO.
A partir de agora, entenderemos como funciona o movimento respiratório responsável pelo transporte do gás até a barreira alvéolo-capilar, durante a inspiração, e como ocorre o direcionamento do ar da barreira para o ambiente novamente, por meio do processo da fase expiratória.
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MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS
INSPIRAÇÃO
O músculo mais importante durante a fase inspiratória é o diafragma. Possui 3 pontos de origem, sendo eles:
PORÇÃO ESTERNAL
PORÇÃO COSTAL
PORÇÃO LOMBAR
PORÇÃO ESTERNAL
Origina-se pelas faces posteriores do processo xifoide e do esterno.
PORÇÃO COSTAL
Projeta-se das últimas seis costelas e das cartilagens costais.
PORÇÃO LOMBAR
Projeta-se a partir dos ligamentos arqueados medial e lateral que recobrem a parte cranial do psoas maior e do quadrado lombar.
Por isso, ele se divide em duas porções (direito e esquerdo). O diafragma apresenta-se em forma de cúpula voltada cranialmente. É a principal estrutura que delimita a cavidade torácica da cavidade abdominal. O músculo diafragma é inervado pelos nervos esquerdo e direito, que se originam dos segmentos cervicais 3, 4 e 5 (Figura 6).
Fonte: Henry Vandyke Carter/Wikimedia commons /Domínio públicoFigura 6. Projeção do nervo frênico (direito e esquerdo) dos segmentos cervicais 3, 4 e 5 em direção ao diafragma.
Durante um ciclo respiratório normal (basal), o músculo diafragma é contraído de maneira que seu formato se adote de maneira esférica, uma vez que o conteúdo abdominal é forçado para baixo e para frente, reduzindo a cavidade abdominal no seu sentido cefalocaudal.
ATENÇÃO
Quando o diafragma é paralisado, ele se desloca para cima, ao invés de abaixar durante a inspiração. Tal fenômeno é denominado movimento paradoxal e ocorre em função da queda da pressão intratorácica.
Paralelamente aos movimentos observados pela ação do diafragma, na inspiração, as margens das costelas são levantadas no sentido superior e lateral, ocasionando o aumento do volume torácico no seu sentido anteroposterior e laterolateral (Figura 7). Esses movimentos ocorrem graças às ações dos músculos intercostais externos. De modo acessório, os músculos esternocleidomastóideos e escalenos auxiliam no levantamento da primeira costela durante a inspiração. Os músculos intercostais (externos e internos) são inervados pelos nervos intercostais, que se projetam do primeiro ao décimo primeiro segmentos torácicos da medula espinal.
Observe na imagem os movimentos das cavidades torácica e abdominal durante um ciclo respiratório. Vemos a fase inspiratória do lado esquerdo e a expiratória do lado direito.
Fonte: Shutterstock.comFigura 7. Movimentos das cavidades torácica e abdominal durante um ciclo respiratório.
EXPIRAÇÃO
Em condições de repouso, a expiração é comumente passiva (não possui influência dos músculos respiratórios). Com o desenvolvimento do processo contrátil dos músculos inspiratórios, ocorre a distensão dos tecidos elásticos dos pulmões e da parede torácica. O resultado disso faz com que esses tecidos promovam maior armazenamento de energia potencial.
AO FINAL DA INSPIRAÇÃO, À MEDIDA QUE OS MÚSCULOS INSPIRATÓRIOS COMEÇAM A SER INATIVADOS, A ENERGIA ELÁSTICA ARMAZENADA É RESPONSÁVEL PELA RETRAÇÃO DOS TECIDOS DISTENDIDOS E A LIBERAÇÃO DESSA ENERGIA ARMAZENADA PROMOVE A EXPIRAÇÃO. NESTE SENTIDO, OS MÚSCULOS EXPIRATÓRIOS SOMENTE SERÃO RECRUTADOS EM SITUAÇÕES ESPECÍFICAS, COMO OCORRE DURANTE O EXERCÍCIO FÍSICO, NÍVEIS ELEVADOS DE VENTILAÇÃO, OBSTRUÇÃO MODERADA A GRAVE DAS VIAS RESPIRATÓRIAS E FADIGA. ESSES MÚSCULOS TAMBÉM SE CONTRAEM FISIOLOGICAMENTE DURANTE TOSSE, VÔMITO E DEFECAÇÃO.
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Os músculos abdominais são inervados a partir de segmentos que se projetam das porções inferiores da medula torácica. Na região abdominal, existem duas camadas de músculos, uma localizada externamente e outra internamente.
CAMADA EXTERNA
A camada externa é formada pelos músculos oblíquo externo e reto do abdome. Eles se originam nas porções laterais e anterior do gradil costal e se inserem na pelve.
CAMADA INTERNA
A camada interna, formada pelos músculos oblíquo interno e transverso do abdome, envolve o próprio abdome.
A contração simultânea desses músculos acarreta no deslocamento do gradil costal para baixo e para dentro, no sentido de promover a flexão do tronco e a compressão do conteúdo abdominal para cima, deslocando o diafragma para a região torácica, reduzindo o volume pulmonar (Figura 7).
ATENÇÃO
Além dos músculos localizados na parede abdominal, durante a expiração forçada, nota-se uma atuação significativa da parte clavicular do músculo peitoral maior. Esse músculo tem origem na porção medial da clavícula e no manúbrio do esterno, além de se direcionar no sentido lateral e caudal em direção ao úmero. A contração desse músculo promove o deslocamento para baixo da primeira costela, bem como do manúbrio do esterno, reduzindo o comprimento da caixa torácica em seu sentido superior e aumentando a pressão na cavidade torácica. Ao mesmo tempo, as costelas inferiores e o abdome se movem para fora.
O músculo transverso do tórax se localiza sob os músculos paraesternais. Ele se origina na metade inferior do esterno e se insere nas porções das terceira e sétima costelas. Na expiração forçada, ele promove a depressão das costelas no sentido caudal, reduzindo a caixa torácica em função do rebaixamento do gradil costal. Cabe ressaltar que, em condições de repouso, esse músculo é inativo, passa a ser ativado durante as expirações forçadas, fonação e tosse.
MECÂNICA DA RESPIRAÇÃO
Durante o ciclo da respiração ocorre o trabalho mecânico por parte dos músculos respiratórios. Em uma pessoa aparentemente saudável, durante o período de repouso, a respiração ocorre de maneira quase involuntária, pois, em muitos ciclos, não ocorre esforço consciente. Porém, se os músculos forem levados a aumentar o fluxo aéreo, conseguimos ter consciência de nosso ciclo respiratório.
COMENTÁRIO
Independentemente de a respiração ocorrer de modo passivo ou de maneira ativa, a força motriz do sistema respiratório é compreendida como aquela gerada pela contração muscular durante a fase inspiratória. Essa força gerada pelos músculos inspiratórios precisa vencer as forças elásticas e resistivas para conseguir encher os pulmões de ar.
É IMPORTANTE TER ATENÇÃO À DIVISÃO DO SISTEMA RESPIRATÓRIO EM PULMÕES E COMPONENTES QUE FAZEM PARTE DA PAREDE TORÁCICA, ISSO PORQUE, NAS DOENÇAS PULMONARES, COMO EXEMPLO AS DOENÇAS PULMONARES OBSTRUTIVAS CRÔNICAS (DPOC), A RETRAÇÃO ELÁSTICAÉ BASTANTE REDUZIDA. JÁ EM DOENÇAS RESTRITIVAS, A RESISTÊNCIA DAS VIAS AÉREAS É EXCESSIVAMENTE AUMENTADA, LEVANDO À DISFUNÇÃO RESPIRATÓRIA.
O sistema respiratório consiste em duas partes, representadas pelo pulmão e pela parede torácica. Em relação à parede torácica, tenha em mente todas as estruturas que são deslocadas durante o ciclo respiratório, exceto o pulmão. Acima você viu que a parede abdominal se movimenta para fora durante a inspiração, retornando ao seu ponto inicial ao longo da expiração. Neste sentido, assume-se que a parede abdominal faz parte da parede torácica.
A divisão do sistema respiratório em seus componentes pulmonar e de parede é importante pelo fato que, nas doenças pulmonares, essas estruturas sofrem alterações de modo diferente (Figura 8). Observe a bronquite crônica (imagem superior) e enfisema pulmonar (imagem inferior).
Fonte: Shutterstock.comFigura 8. Características estruturais observadas nas doenças pulmonares obstrutivas crônicas.
VOCÊ SABIA
No Brasil, muitas pessoas que realizaram um exame espirométrico apresentaram um padrão de doenças obstrutivas. As DPOC se caracterizam pela obstrução crônica das vias aéreas inferiores, dificultando a saída de ar das vias respiratórias, sendo a quarta causa mais frequente de mortes no mundo. Dentre elas, as mais frequentes são o enfisema pulmonar, bronquite crônica e asma. Sem sombra de dúvidas, o tabagismo representa o principal fator deflagrador, mas sabe-se também que em regiões com alto índice de poluentes os casos são mais frequentes. (GUYTON & HALL, 2018).
Os pulmões são separados da parede torácica pela pleura. Possuem uma membrana que os recobre, a pleura visceral.
Essa membrana reflete no nível dos hilos pulmonares, recobrindo o mediastino, o diafragma e a face interna da caixa torácica, formando a pleura parietal.
Esta pleura possui íntimo contato com a caixa torácica lateral e superiormente, bem como com o diafragma inferiormente. Dentro dessa cavidade virtual existem alguns mililitros de líquido, de modo a permitir que uma pleura deslize sobre a outra durante os movimentos respiratórios. No entanto, cabe ressaltar que essas pleuras em condições normais não se separam.
A FIGURA 9 ILUSTRA QUE O COMPORTAMENTO DAS VARIAÇÕES DE VOLUME E PRESSÃO NO SISTEMA RESPIRATÓRIO DURANTE A INFLAÇÃO E A DEFLAÇÃO SÃO DIFERENTES. AS DIFERENÇAS ENTRE ESSAS CURVAS NO CICLO RESPIRATÓRIO SÃO CONHECIDAS COMO HISTERESE PULMONAR.
Observe na imagem que o volume pulmonar em qualquer valor de pressão durante a inspiração (ramo inspiratório) é menor que o volume para um mesmo valor de pressão na fase expiratória (ramo expiratório). Além disso, observe que, mesmo sem qualquer pressão de expansão (no final da expiração), haverá uma quantidade considerável de ar nos pulmões. Mesmo que a pressão ao redor dos pulmões aumente e exceda a pressão atmosférica, o ar dificilmente é limpo devido à compressão das vias aéreas inferiores, prendendo o ar nessa região. Esse fechamento das vias aéreas ocorre em níveis de volume pulmonar mais elevados, com a idade e certos tipos de DPOC.
Fonte: Shutterstock.com / EnsineMe.Figura 9. Variações de pressão e volume no sistema respiratório ao longo do ciclo respiratório.
Ainda na figura 9, a pressão no interior das vias aéreas e nos alvéolos é igual à pressão atmosférica, que é o valor zero no eixo horizontal. Assim, este eixo também mede a diferença de pressão entre o interior e o exterior do pulmão, denominado como pressão transpulmonar. A pressão transpulmonar é numericamente igual à pressão ao redor do pulmão quando a pressão alveolar é atmosférica.
Como analisar a curva de pressão-volume pulmonar experimental?
RESPOSTA
Agora, imagine que os músculos inspiratórios sejam ativados (diafragma e intercostais externos). A força motriz realizada por esses músculos irá expandir a cavidade torácica, deixando-a com valores mais negativos em relação à pressão no interior do sistema. Como resultado, os pulmões irão se expandir até que essa diferença de pressão se iguale, acarretando a construção da curva referente ao ramo inspiratório.
Note que, inicialmente, as variações de pressão tiveram que ser elevadas para uma pequena variação na pressão transpulmonar, isto ocorre pois o deslocamento de ar do ambiente para o interior dos pulmões precisa vencer a resistência oferecida pelas vias aéreas. Essa força motriz é necessária para expandir os alvéolos.
Ao término da inspiração, os impulsos provenientes dos nervos frênico e intercostais, para os músculos diafragma e intercostais externos, são cessados e esses músculos são inativados (ocorre o relaxamento). Durante a expiração normal (passiva), a retração elástica dos tecidos pulmonares traz consigo a caixa torácica (já que as pleuras não se separam). Como resultado, ocorre o rebaixamento das costelas e a elevação do diafragma, trazendo-os para seu comprimento de origem. Essa redução dos espaços pulmonares promove o aumento da pressão no interior dos pulmões (aproximadamente em 1 mmHg acima da pressão atmosférica).
CONSIDERE AGORA QUE A PRESSÃO NO INTERIOR DO SISTEMA É MAIOR DO QUE A PRESSÃO ATMOSFÉRICA. PELA DIFERENÇA DE PRESSÃO, O FLUXO DE AR SERÁ DIRECIONADO PARA FORA DOS PULMÕES, ATÉ QUE AS PRESSÕES ALVEOLAR E ATMOSFÉRICA VOLTEM A SE IGUALAR E O FLUXO EXPIRATÓRIO SEJA CESSADO. COM ISSO, UM NOVO CICLO É INICIADO.
Como avaliar se os volumes e as capacidades pulmonares estão normalizados?
RESPOSTA
Para isto são realizados os exames espirométricos. Nesses exames, observamos algumas maneiras de interpretar as variações de volume no sistema respiratório, bem como suas relações com as variações de pressão e fluxo aéreo, sendo possível diagnosticar parâmetros funcionais e avaliar a eficiência da função ventilatória.
CONTROLE NEURAL DA VENTILAÇÃO
VERIFICANDO O APRENDIZADO
Parte superior do formulário
1. EM RELAÇÃO AOS MOVIMENTOS RESPIRATÓRIOS, MARQUE A OPÇÃO CORRETA:
Os músculos escalenos são responsáveis pela expiração forçada.
Os músculos intercostais internos são os principais músculos ativados durante uma expiração passiva.
A expiração ocorre quando o nervo frênico envia impulsos nervosos para o diafragma, relaxando-o.
Os músculos abdominais são fundamentais durante a expiração forçada.
Os músculos abdominais oblíquos externos estão localizados na camada interna da parede abdominal.
Parte inferior do formulário
Parte superior do formulário
2. NO PROCESSO RESPIRATÓRIO, VÁRIOS FENÔMENOS OCORREM NO SENTIDO DE PROMOVER MUDANÇAS SIGNIFICATIVAS NO VOLUME E NA PRESSÃO DO SISTEMA RESPIRATÓRIO, AS QUAIS SÃO ATRIBUÍDAS A ENTRADA E SAÍDA DE AR. PORTANTO, ESCOLHA A OPÇÃO QUE MELHOR DESCREVE ESSE PROCESSO:
A histerese pulmonar representa as diferenças que ocorrem no volume pulmonar para o mesmo valor de pressão ao redor dos pulmões.
Durante a retração elástica dos pulmões, na fase inspiratória, a pressão no interior do sistema supera a do ambiente, direcionando o ar das vias aéreas para o ambiente.
Para que a inspiração ocorra, a força motriz gerada pelos músculos abdominais é fundamental para promover a expansão da caixa torácica.
O espaço morto anatômico representa as regiões dos alvéolos que não conseguem realizar trocas gasosas.
A pressão transpulmonar representa a soma das pressões dentro e fora do sistema respiratório.
Parte inferior do formulário
GABARITO
1. Em relação aos movimentos respiratórios, marque a opção correta:
A alternativa "D " está correta.
A expiração passiva ocorre graças à força de retração elástica dos pulmões. No entanto, durante a tosse ou ato de defecar, a fase expiratória ocorre de maneira forçada, acarretando a compressão do diafragma pela ativação dos músculos abdominais.
2. No processo respiratório, vários fenômenos ocorrem no sentido de promover mudanças significativas no volume e na pressão do sistema respiratório, as quais são atribuídas a entrada e saída de ar. Portanto, escolha a opção que melhor descreve esse processo:
A alternativa "A " está correta.
Na mecânica respiratória, observamos que o volume nos pulmões na fase inspiratória é menor que ovolume na fase expiratória para o mesmo valor de pressão pleural (ao redor dos pulmões). Essa diferença no volume pulmonar para um valor específico de pressão transpulmonar é denominada como histerese pulmonar.
MÓDULO 3
Definir as medidas dos volumes e capacidades pulmonares
INTRODUÇÃO
Os movimentos responsáveis pela constante entrada e saída do ar dos pulmões constituem a ventilação. Durante o repouso, esses movimentos cíclicos de inspiração e expiração ocorrem em um padrão de frequência entre 12 e 18 ciclos em um minuto.
ATENÇÃO
A quantidade de ar transportada para dentro e para fora do sistema respiratório (respiração basal), em cada ciclo, é chamada de volume corrente. Portanto, a quantidade de ar ventilada por minuto (produto entre a frequência respiratória e o volume corrente) é denominada ventilação minuto ou ventilação pulmonar (VE).
Isto nos leva a observar que quaisquer alterações na frequência ou no volume corrente podem acarretar alterações na VE. Como por exemplo, as emoções, a dor, o sono, o choro, a fonação, a tosse e outros fatores que alterem as necessidades metabólicas poderão mudar o padrão ventilatório. Por este motivo, torna-se necessária uma análise mais detalhada das medidas dos volumes e capacidades pulmonares visando a avaliação diagnóstica da função respiratória.
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MODIFICAÇÕES DO PADRÃO VENTILATÓRIO
Muitos são os fatores que podem promover alterações no padrão respiratório. Para cada novo padrão estabelecido, existe uma denominação específica que deve ser levada em consideração para seu entendimento. Suas definições estão listadas abaixo:
	Eupneia
	Quando realizamos um ciclo respiratório nas condições basais, sem qualquer sensação subjetiva de desconforto.
	Taquipneia
	Aumento da frequência respiratória.
	Bradipneia
	Diminuição da frequência respiratória.
	Hiperpneia
	Elevação do volume corrente.
	Hipopneia
	Redução do volume corrente.
	Hiperventilação
	Aumento da ventilação pulmonar ou minuto. Pode ser considerada também como aumento da ventilação alveolar acima das necessidades metabólicas.
	Hipoventilação
	Redução da ventilação pulmonar abaixo das necessidades metabólicas.
	Apneia
	Interrupção do ciclo respiratório ao final de uma expiração basal.
	Apneuse
	Parada do ciclo respiratório ao final da inspiração, o que costumamos fazer nos mergulhos e erroneamente chamamos de apneia.
	Dispneia
	Respiração ruidosa, com dificuldade respiratória aparente a ponto de sobrecarregar a musculatura respiratória.
 Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
ESPIRÓGRAFO
A medida da quantidade de gás, mobilizado para dentro e para fora do sistema respiratório, pode ser feita de maneira simples, através de um aparelho chamado de espirógrafo ou das medidas dos volumes pulmonares representados graficamente.
ESTE EQUIPAMENTO É UM CIRCUITO FECHADO CONSTITUÍDO POR MEIO DE UMA CAMPÂNULA, EM FORMA DE CILINDRO, CONTENDO AR EM SEU INTERIOR. A PAREDE DESSA CAMPÂNULA FICA LIGEIRAMENTE SUBMERSA ENTRE AS DUAS PAREDES DE UM RECIPIENTE TAMBÉM EM FORMA CILÍNDRICA, ENTRE AS QUAIS EXISTE ÁGUA. DESTA MANEIRA, O GÁS NO INTERIOR DO ESPIRÓGRAFO FICA ISOLADO DO AR AMBIENTE.
Este é um exemplo de um espirógrafo simples, atualmente, existem equipamentos digitais e de mais fácil manuseio se comparados a este aparelho (Figura 10).
Fonte: Shutterstock.comFigura 10 – Teste de função pulmonar.
O voluntário que será examinado deve ser conectado ao aparelho por meio de um bocal integrado a uma válvula. Essa peça é conectada ao equipamento por meio de dois tubos flexíveis: um leva o ar de dentro do pneumógrafo para o paciente e o outro retorna o ar exalado no sentido oposto.
ATENÇÃO
Em um respirador simples, por se tratar de um sistema fechado, o gás passará por um recipiente cheio de cal sodada para amortecer os níveis de CO2 no sistema. Neste circuito, geralmente, há uma pequena ventoinha para ajudar a manter o direcionamento do fluxo dentro do dispositivo. Além disso, conforme o sistema diminui a concentração de oxigênio, esse gás deve ser suplementado ao circuito.
Na figura 11, observamos os traçados e os valores calculados tanto para os volumes, quanto para as capacidades pulmonares em decorrência das variações do comportamento do padrão respiratório.
Note que os volumes primários não se sobrepõem e a capacidade pulmonar pode ser composta pela soma de dois ou mais volumes primários. Esses volumes e capacidades possuem denominações em função de seus comportamentos no traçado espirométrico, como veremos a seguir:
Fonte: Shutterstock.comFigura 11. Traçado representativo de padrões expiratórios diferentes para o estudo e entendimento dos volumes e capacidades pulmonares.
VOLUME CORRENTE (VC)
VOLUME DE RESERVA INSPIRATÓRIO (VRI)
VOLUME DE RESERVA EXPIRATÓRIO (VRE)
VOLUME RESIDUAL (VR)
VOLUME CORRENTE (VC)
Quantidade de ar inalado e expelido espontaneamente durante cada ciclo respiratório. Em repouso, esse volume pode variar entre 300 e 500 ml.
VOLUME DE RESERVA INSPIRATÓRIO (VRI)
Máximo valor de volume mobilizado para o interior do sistema durante a fase inspiratória, a partir do final de uma inspiração espontânea.
VOLUME DE RESERVA EXPIRATÓRIO (VRE)
Máximo valor de volume mobilizado para o exterior do sistema durante a fase expiratória, a partir do final de uma expiração espontânea.
VOLUME RESIDUAL (VR)
Quantidade de gás que permanece no interior dos pulmões após a expiração máxima.
Ao visualizar a figura 11, você poderá perceber que as capacidades pulmonares podem ser consideradas o somatório de dois ou mais volumes pulmonares, por exemplo:
CAPACIDADE VITAL (CV)
CAPACIDADE INSPIRATÓRIA (CI)
CAPACIDADE RESIDUAL FUNCIONAL (CRF)
CAPACIDADE PULMONAR TOTAL (CPT)
CAPACIDADE VITAL (CV)
Quantidade de gás que é mobilizada para dentro e para fora do sistema respiratório durante a realização de incursões máximas. Corresponde à soma dos volumes corrente, de reserva inspiratório e de reserva expiratório.
CAPACIDADE INSPIRATÓRIA (CI))
Maior quantidade de ar inspirada, tendo como ponto de partida uma expiração normal, por isso representa o somatório dos volumes corrente e de reserva inspiratório.
CAPACIDADE RESIDUAL FUNCIONAL (CRF)
Volume de ar no interior do sistema respiratório ao fim de uma expiração normal. Para calculá-lo, basta realizar o somatório entre os volumes de reserva expiratório e residual.
CAPACIDADE PULMONAR TOTAL (CPT)
É o volume de ar dentro dos pulmões após a realização de inspiração máxima. Corresponde ao somatório dos valores referentes aos quatro volumes primários.
Os volumes e capacidades pulmonares podem variar consideravelmente mediante alguns parâmetros, dentre eles: gênero, idade, superfície corporal, atividade física e a posição corporal. Além disso, nas doenças pulmonares, tais volumes podem se alterar.
O TRAÇADO ESPIROMÉTRICO
MANOBRAS EXPIRATÓRIAS FORÇADAS
Para realização das medidas das manobras expiratórias forçadas, solicita-se à pessoa que realize uma expiração máxima (no nível da capacidade pulmonar total, CPT). Em seguida, que faça uma expiração tão intensa e mais rapidamente quanto possível através do bocal do espirógrafo, sendo o volume expirado mensurado através de um traçado volume-tempo (Figura 12). Tendo esse traçado como parâmetro, é possível computar a capacidade vital forçada (CVF) e o volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF 1,0).
Esquematicamente, na figura 12A, observamos o traçado de uma pessoa normal. O registro nos mostra que o volume expirado no primeiro segundo é equivalente a 4,0 L, enquanto o volume total expirado (representando a capacidade vital forçada, CVF) é de 5,0 L. A partir desses dois parâmetros, podemos computar a razão VEF 1,0/CVF, cujo valor normal é de aproximadamente 80%.
O traçado B da figura 12 representa um padrão obstrutivo, em que o ar expirado apresenta um grande retardo na redução do seu volume, acarretando um VEF 1,0 e a razão VEF 1,0/CVF reduzidos. Quando esta redução resulta em valores inferiores a 80%, representa clinicamente um padrão de doença obstrutiva (DPOC). Nota-seque a obstrução das vias respiratórias acarreta um achatamento na curva volume-tempo. Fisiologicamente, podemos assumir que um volume bem elevado de ar ficou aprisionado nas vias respiratórias.
Já no traçado C, observa-se um padrão de manobra expiratória forçada em uma pessoa com doença pulmonar restritiva, como a fibrose cística. Nessas condições, a CVF e o VEF 1,0 encontram-se reduzidos em valores absolutos, quando comparados com os padrões de normalidade.
Quando é realizada a razão VEF 1,0/CVF, notamos que o valor percentual supera os 80%. No entanto, cabe ressaltar que os valores absolutos dessas duas medidas se encontram igualmente reduzidos. Por isso, o diagnóstico do padrão restritivo é realizado pelos valores absolutos de VEF 1,0 e CVF.
Fonte: EnsineMe.Figura 12. Manobras expiratórias forçadas em três condições diferentes.
RESUMINDO
Observamos na imagem, em A, o padrão de uma pessoa normal. Em B, o padrão de uma pessoa com DPOC e, em C, um exemplo de uma pessoa com padrão restritivo de expiração forçada. Temos aqui a exemplificação de como são mensurados o volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF1,0), a capacidade vital forçada (CVF) e a relação VEF 1/CVF (expressa em %).
Diante do que foi apresentado, conseguimos entender os comportamentos de diferentes padrões respiratórios nas medidas dos volumes e capacidades pulmonares. No entanto, levantamos a seguinte questão:
Diante das alterações nos padrões dos volumes e capacidades pulmonares,
qual é a influência dessas alterações nas concentrações dos gases no sangue?
COMENTÁRIO
Tendo esse questionamento em mente, vamos entender os princípios físicos da difusão dos gases que ocorrem na barreira alvéolo-capilar, bem como ocorre o transporte dos gases na circulação sanguínea, visando estabelecer O2 para os tecidos e deles realizar a remoção de quantidades relevantes de CO2.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
Parte superior do formulário
1. IMAGINE QUE VOCÊ FOI CONVIDADO A REALIZAR UM MERGULHO RECREATIVO SEM A UTILIZAÇÃO DE UM CILINDRO DE OXIGÊNIO PARA SUPLEMENTAR. ANTES DE REALIZAR A IMERSÃO NA ÁGUA, VOCÊ REALIZOU UMA INSPIRAÇÃO PROFUNDA, INTERROMPEU O CICLO RESPIRATÓRIO E REALIZOU A SUBMERSÃO NA ÁGUA ATÉ UMA PROFUNDIDADE DE 10 M. SOBRE A ALTERAÇÃO DESSE PADRÃO RESPIRATÓRIO, É CORRETO AFIRMAR QUE FOI REALIZADA UMA:
Hiperpneia
Hiperventilação
Apneia
Apneuse
Dispneia
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Parte superior do formulário
2. DURANTE UM EXAME EM UM ESPIRÓGRAFO DIGITAL, FOI SOLICITADO AO VOLUNTÁRIO QUE REALIZASSE UMA INSPIRAÇÃO MÁXIMA E, EM SEGUIDA, UMA EXPIRAÇÃO TÃO RÁPIDA E INTENSAMENTE POSSÍVEL ATÉ QUE O FLUXO EXPIRATÓRIO FOSSE INTERROMPIDO (NORMALMENTE ENTRE 5 E 10 SEGUNDOS). NESSE EXAME, O VOLUME TOTAL EXPIRADO CORRESPONDE AO PARÂMETRO:
Capacidade pulmonar total
Volume de reserva expiratório
Volume de reserva inspiratório
Capacidade residual funcional
Capacidade vital forçada
Parte inferior do formulário
GABARITO
1. Imagine que você foi convidado a realizar um mergulho recreativo sem a utilização de um cilindro de oxigênio para suplementar. Antes de realizar a imersão na água, você realizou uma inspiração profunda, interrompeu o ciclo respiratório e realizou a submersão na água até uma profundidade de 10 m. Sobre a alteração desse padrão respiratório, é correto afirmar que foi realizada uma:
A alternativa "D " está correta.
Ao contrário do que, normalmente, dizemos, apneia é a alteração do padrão respiratório de tal modo que a pessoa realiza a parada dos movimentos respiratórios ao final de uma expiração passiva. Apneuse se dá quando a pessoa interrompe o ciclo respiratório ao final de uma inspiração.
2. Durante um exame em um espirógrafo digital, foi solicitado ao voluntário que realizasse uma inspiração máxima e, em seguida, uma expiração tão rápida e intensamente possível até que o fluxo expiratório fosse interrompido (normalmente entre 5 e 10 segundos). Nesse exame, o volume total expirado corresponde ao parâmetro:
A alternativa "E " está correta.
Durante a manobra expiratória forçada, é possível construir um traçado volume-tempo para mensuração de dois parâmetros, o volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF 1,0) e a capacidade vital forçada (CVF) ao final da manobra. Neste exemplo, podemos notar que o parâmetro solicitado corresponde à CVF.
MÓDULO 4
Reconhecer o processo de difusão e transporte de gases no organismo
INTRODUÇÃO
A partir de agora, você compreenderá o movimento dos gases através da barreira alvéolo-capilar. Para entender como os gases ultrapassam essa barreira, devemos levar em consideração as leis básicas de difusão. Neste sentido, iremos perceber que a capacidade que um determinado gás possui de atravessar a membrana alvéolo-capilar depende não somente da estrutura dessa barreira, mas também das características específicas de cada gás, ou simplesmente como seus atributos físico-químicos se comportam no organismo humano.
ATENÇÃO
Como você já sabe de que forma o gás é movido da atmosfera para os alvéolos ou em direção reversa, chegamos ao momento de entender como ocorre sua transferência das vias respiratórias para o sangue, ou deste para as vias respiratórias, processo este denominado como difusão de gases.
Há pouco mais de 80 anos, alguns fisiologistas acreditavam que o pulmão se comportava de maneira semelhante às brânquias dos peixes, realizando o transporte de oxigênio para os capilares por mecanismo de transporte ativo – oxigênio movido de uma região de pressão parcial inferior para uma de alta pressão parcial, que requer gasto de energia.
Porém, uma série de investigações mostraram que de fato este fenômeno não acontece nos pulmões. Pelo contrário, o movimento dos gases através da parede alveolar ocorre por difusão passiva. Além disso, veremos que o transporte de O2 para os tecidos e a remoção de CO2 ocorrem por mecanismos complexos que dependem da participação da hemoglobina para manter suas pressões parciais, dentro da faixa de normalidade nos sistemas arterial e venoso.
Fonte: Shutterstock.com
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICA DOS GASES
A composição dos gases, tanto no meio ambiente, quanto no sangue, é considerada como uma mistura gasosa e pode ser descrita pelo valor percentual de cada um. Pensando nisso, notamos que os gases secos presentes no ambiente possuem a seguinte composição:
OXIGÊNIO
(O2 = 20,93%)
DIÓXIDO DE CARBONO
(CO2 = 0,03%)
NITROGÊNIO
(N2 = 79,04%)
 SAIBA MAIS
Existem outros gases raros presentes no meio ambiente. No entanto, seus cálculos tornam-se irrelevantes a título de entendimento da respiração. Esses valores percentuais da composição dos gases se mantêm sem alterações significativas a uma distância de 60 km, tendo como ponto de partida uma região no nível do mar.
Considerando isso, fica relativamente simples expressar a composição de uma mistura gasosa. Basta aplicar a multiplicação de sua fração decimal (Fx) pelo somatório das pressões que todos os gases exercem no ambiente, da seguinte forma: gás X = pressão de todos os gases X Fx. Como exemplo, considerando que no ar atmosférico seco a Fx de N2 é igual a 0,7904, a pressão que esse gás exerce no ambiente será resultado do choque de suas moléculas contra as de dentro desse ambiente fechado.
SENDO ASSIM, QUANTO MAIOR A QUANTIDADE DE MOLÉCULAS DE UM DETERMINADO GÁS, MAIOR SERÁ A FORÇA DE ATRITO (CHOQUE) E MAIOR SERÁ SUA PRESSÃO.
Agora, lembre que os gases no ambiente são caracterizados por uma mistura gasosa. Então, cada componente dessa mistura exercerá uma pressão proporcional à quantidade de moléculas (ou seu percentual) contida nessa mistura. Por este motivo, denomina-se pressão parcial dos gases quando um determinado gás exerce sua força específica dentro dessa mistura. Em função disso, surgiu a lei de Dalton, que afirma o seguinte: a pressão total de uma mistura gasosa corresponde à soma de todas as pressões parciais dos gases no compartimento analisado.
Afinal, qual compartimento e qual o valor de referência para termos base de como se comporta essa mistura gasosa? Já que os gases que penetram no sistema respiratório sãoprovenientes do ambiente, Torricelli, em 1643, preencheu o tubo de vidro com mercúrio e o fechou, como ilustrado na figura 13.
TORRICELLI
O físico e matemático italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) é reconhecido pela invenção do barômetro e por descobertas na área de Óptica.
Fonte: Danomagnum / Wikimedia commons / Domínio público
Ao inverter esse tubo de vidro e realizar sua imersão em outro recipiente também contendo mercúrio, notou que a coluna de mercúrio no tubo de vidro deslocou-se para um valor equivalente a 760mmHg. Cabe ressaltar que esse experimento foi realizado no nível do mar. O deslocamento da coluna de mercúrio é proporcional à pressão (força) exercida pelos gases no ambiente. Por este motivo, denominou-se essa pressão como atmosférica ou barométrica – esse equipamento foi nomeado de barômetro, uma vez que foi capaz de medir a pressão que os gases exercem no ambiente.
Figura 13. Exemplificação esquemática da organização de um barômetro de coluna de mercúrio.
Essa hipótese foi confirmada mais tarde por Pascal, em 1648, que realizou o mesmo procedimento, só que a 1478 metros de atitude, e observou que a pressão da coluna de mercúrio apresentou um deslocamento inferior em 8,6 centímetros (menor pressão barométrica em altas altitudes).
Vejamos agora como aplicar os conceitos de pressões parciais dos gases em função dos valores da pressão barométrica (ou atmosférica). Vimos que, no nível do mar, essa pressão equivale a 760 mmHg.
PASCAL
O matemático e físico francês Blaise Pascal (1623-1662) esclareceu os conceitos de pressão e vazio, estendendo o trabalho de Torricelli.
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Exemplo: se a fração decimal do O2 corresponde a 0,2093, no nível do mar, a pressão parcial do O2 no ar seco será equivalente a: PO2 = 760 X 0,2093 = 159,1 mmHg. Por este motivo, é óbvio assumir que a pressão barométrica é um fator fundamental para determinação do cálculo da pressão parcial de qualquer gás no ambiente, uma vez que seu percentual seja conhecido.
Embora a composição do ar não sofra variação até uma altitude de 60 km, a pressão barométrica vai caindo à medida que vai se distanciando do nível do mar (altitudes mais elevadas).
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Na Bolívia, mais precisamente na cidade de La Paz, a altitude é de 4.000 m e a pressão barométrica apresenta valores de 462 mmHg (menor que no nível do mar).
Agora vamos viajar até o Monte Everest, a altitude em seu cume é de 8.848m e, neste caso, a pressão barométrica atinge valores próximos de 231 mmHg.
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SENDO ASSIM, MESMO QUE A COMPOSIÇÃO DOS GASES NÃO SE MODIFIQUE A UMA ALTITUDE DE 60 KM DE DISTÂNCIA, NOTAMOS QUE, COMO A PRESSÃO BAROMÉTRICA SOFRE GRANDE REDUÇÃO À MEDIDA QUE A PESSOA VAI SE DISTANCIANDO DO NÍVEL DO MAR, A PRESSÃO PARCIAL DOS GASES IRÁ REDUZIR SIGNIFICATIVAMENTE. POR ISSO, ASSUME-SE QUE O AR FICA RAREFEITO EM ALTITUDES ELEVADAS, MAS O TERMO MAIS CORRETO É QUE A PRESSÃO PARCIAL DOS GASES FICA REDUZIDA.
Até o presente momento, cerca de 11 alpinistas já morreram tentando escalar o Monte Everest. Além do frio e das avalanches, o maior relato documentado é de morte súbita, ou repentina. Alpinistas que conseguiram chegar ao cume da montanha e sobreviveram, relatam sintomas fortes relacionados ao cansaço e exaustão, todos associados à menor oferta de oxigênio em altitudes elevadas.
DIFUSÃO DOS GASES
A difusão dos gases através dos tecidos biológicos é um processo passivo e pode ser estimado seguindo a lei de Fick (Figura 14). Interpretando as variáveis na figura 14, podemos considerar que a velocidade que um gás é transferido (Vgás) por uma membrana (ou tecido) é proporcional à magnitude da área tecidual e à diferença de pressão parcial deste gás entre os dois lados da membrana, e inversamente proporcional à camada (espessura) do tecido.
A área disponível para as trocas gasosas nos pulmões equivale a 100 m2 e a espessura do tecido que separa o espaço alveolar do sangue capilar corresponde a 0,5 μm. Pensando nisso, estas dimensões favorecem significativamente a difusão dos gases.
Fonte: EnsineMe.Figura 14. Fatores intervenientes da difusão dos gases através da barreira alvéolo-capilar.
Além desses fatores, a Vgás é também diretamente proporcional a uma constante de difusão altamente dependente das propriedades físico-químicas dos gases e dos tecidos. Esta constante de difusão, por sua vez, é diretamente proporcional à solubilidade dos gases e inversamente proporcional à raiz quadrada de seu peso molecular.
EXEMPLO
Vamos, então, pegar como exemplos o O2 e o CO2. Notamos que o CO2 possui capacidade de difusão em aproximadamente 20 vezes superior àquela do O2 pelos tecidos. Isto pelo fato de, apesar de o peso molecular do CO2 ser superior ao do O2, este gás possui enorme solubilidade nos tecidos biológicos. Nos pulmões, para que ocorra difusão gasosa dos alvéolos para os capilares sanguíneos, é preciso atravessar barreira alvéolo-capilar.
A barreira alvéolo-capilar é formada pelos componentes a seguir:
SURFACTANTE PRESENTE NOS ALVÉOLOS
EPITÉLIO ALVEOLAR
MEMBRANA BASAL DO EPITÉLIO
MEMBRANA BASAL DO ENDOTÉLIO
ENDOTÉLIO CAPILAR
TENDO O O2 COMO EXEMPLO, APÓS ESTA MOLÉCULA ATRAVESSAR A BARREIRA ALVÉOLO-CAPILAR, ELA PRECISA ALCANÇAR AINDA A MOLÉCULA DE HEMOGLOBINA LOCALIZADA NO INTERIOR DA HEMÁCIA. POR ISSO, ALTERAÇÕES ESTRUTURAIS DA HEMÁCIA ACARRETAM MUDANÇAS NA CAPACIDADE DE DIFUSÃO DOS GASES.
Normalmente, a hemácia leva cerca de 0,75 s para percorrer os capilares alveolares, durante as condições de repouso. Na figura 15, podemos notar que a diferença de pressão parcial para o O2 (PO2 alveolar - PO2 venosa) aproxima-se de 60 mmHg. Já o gradiente responsável pela difusão do CO2 (PCO2 venosa – PCO2 alveolar) é de apenas 6 mmHg. Mesmo assim, esses gradientes são suficientes para equilibrar as pressões parciais, tanto do O2, como do CO2, entre o alvéolo e o sangue capilar pulmonar em apenas 0,25 s, ou seja, em 1/3 do tempo de passagem da hemácia. Interessante notar que pareceria impossível a eliminação de CO2 ocorrer com um gradiente de difusão tão baixo. No entanto, cabe ressaltar que seu coeficiente de difusão é 20 vezes maior que a do O2.
Esses gradientes são essenciais para que a difusão dos gases ocorra satisfatoriamente.
Fonte: EnsineMe.Figura 15. Gradientes de pressão nos sistemas arterial, venoso e alveolar.
TRANSPORTE DOS GASES NO SANGUE
OXIGÊNIO DISSOLVIDO NO PLASMA
Quando o oxigênio sofre difusão dos alvéolos para o sangue, cerca de 98-99% vai penetrar nas hemácias, em que se combina à hemoglobina (saturação de oxigênio). Apenas uma pequena porção permanece no plasma, denominado como oxigênio dissolvido. Baseando-se na lei de Henry, a quantidade de oxigênio dissolvido é diretamente proporcional à sua pressão parcial no sangue (PO2 arterial = 100 mmHg) e pode ser calculado multiplicando o equivalente à sua pressão arterial pelo seu coeficiente de solubilidade (equivalente a 0,003).
ATENÇÃO
Sendo assim, para cada mmHg de PO2, há 0,003 ml de O2 para cada 100 ml de sangue (frequentemente expresso como 0,003 vol%). Logo, no sangue arterial normal, considerando uma PO2 de 100 mmHg, a quantidade de O2 dissolvido no plasma será equivalente a somente 0,3 ml/100 ml ou 0,3 vol%.
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Quando um indivíduo aparentemente saudável respira O2 puro (100%) no nível do mar, a PO2 eleva-se para um máximo teórico de 673 mmHg. Mesmo que a PO2 arterial exceda 600 mmHg, os valores do O2 dissolvido se aproxima de 2 ml/100 ml de sangue (2 vol%).
De maneira semelhante, imagine uma pessoa respirando oxigênio puro sob pressão de três atmosferas.
Essa pessoa apresentaria uma PO2 alveolar de cerca de 2.000 mmHg (673 mmHh x 3). No entanto, a quantidade de O2 dissolvido aumentaria para aproximadamente 6 vol%. Nem sempre a maior oferta de O2 representa benefício ao organismo, pois esse gás em altas concentrações é extremamente tóxico, podendo levar à morte. Por isso que a administração de O2 deve sempre ser feita sob supervisão médica.
TRANSPORTE DE OXIGÊNIO ASSOCIADO À HEMOGLOBINA
A quantidade de O2 dissolvidanão é suficiente para manter a oferta de O2 dentro da faixa de normalidade necessária para a manutenção da vida. No repouso, um percentual maior que 95% do oxigênio fornecido aos tecidos são transportados através de sua associação com a hemoglobina, podendo alcançar faixas percentuais de 99% durante o exercício intenso.
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Aproximadamente 30% do volume dos glóbulos vermelhos correspondem à hemoglobina. A parte polipeptídica da molécula de hemoglobina normal adulta (HbA) é composta por quatro cadeias de aminoácidos, representadas por duas cadeias α e duas β.
A organização e a conformação desses aminoácidos são extremamente importantes para determinar as propriedades estruturais da hemoglobina. Por exemplo, a hemoglobina fetal (HbF) é formada por duas cadeias α e duas γ, então HbF tem uma afinidade maior para O2 do que HbA.
Outro exemplo pode ser dado pelas hemoglobinas anormais. Atualmente, já são conhecidas mais de 30 hemoglobinas anormais, que chegam a diferir da HbA por apenas um único aminoácido na cadeia alfa ou beta. A alteração mais conhecida é a HbS, observada nos pacientes com anemia falciforme, caracterizada por um distúrbio de ordem genética. A anemia falciforme recebeu essa nomenclatura em decorrência da hemácia apresentar uma forma de foice.
ALÉM DAS QUATRO CADEIAS POLIPEPTÍDICAS INSERIDAS NA HEMOGLOBINA, OBSERVA-SE TAMBÉM A PRESENÇA DE GRUPAMENTOS HEME CONECTADO A CADA UMA DESSAS QUATRO CADEIAS. ESSES GRUPAMENTOS SÃO UM COMPLEXO CONSTITUÍDO POR UMA PROTOPORFIRINA E UM ÍON FERRO. O O2 PARA SER TRANSPORTADO PELA HEMOGLOBINA PRECISA SE ASSOCIAR A ESSE ÍON, FORMANDO UM COMPLEXO DENOMINADO COMO OXIHEMOGLOBINA (HBO2). NESTA MESMA ESTRUTURA, LIGA-SE O MONÓXIDO DE CARBONO (CO), PRESENTE NO GÁS DE COZINHA, CAPAZ DE FORMAR UM COMPLEXO CARBOXI-HEMOGLOBINA (HBCO).
PROTOPORFIRINA
Estudos recentes demonstraram que a queda na saturação de oxigênio, observada em pacientes reativos ao coronavírus (critério para internação é 93%), pode estar relacionada às alterações nas estruturas das protoporfirinas, as quais alteram a afinidade do O2 com a hemoglobina, acarretando na redução da saturação a níveis incompatíveis com a vida. (JUAN et al., 2020)
QUAL É O GRANDE PERIGO DO GÁS DOMICILIAR (COZINHA) RELACIONADO AO SEU ALTO RISCO DE MORTE?
RESPOSTA
A afinidade da hemoglobina pelo CO é 200 a 300 vezes mais elevada que a do O2. Como resultado, teremos a intoxicação causada pela inalação do CO. Esse componente está muito presente na fumaça de cigarro, nos gases eliminados por motores à explosão e no gás de uso domiciliar. Por isso, devemos tomar muito cuidado em nosso dia a dia, pois o CO ocupa o grupamento heme, impedindo a ligação do O2 com a hemoglobina.
Pelo exposto, já que o O2 se liga aos grupamentos heme da hemoglobina (existem 4 grupamentos heme), cada molécula de hemoglobina é capaz de transportar no máximo quatro moléculas de O2. A quantidade de hemoglobina no sangue é expressa em gramas/100 ml de sangue ou g%.
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A quantidade de O2 realmente associada à hemoglobina depende do valor do O2 dissolvido para realização do cálculo da saturação, da seguinte maneira: a relação (HbO2 X 100)/Hb total é chamada de porcentagem ou saturação da hemoglobina (SO2). Isto representa uma maneira prática de expressar o nível de oxigenação de uma amostra sanguínea, independentemente da taxa de hemoglobina. A quantidade total de O2 transportada pelo sangue é denominada conteúdo de oxigênio e corresponde ao somatório da quantidade de O2 dissolvido com a quantidade de O2 associado à hemoglobina.
ATENÇÃO
Ao contrário do O2 dissolvido, a quantidade de oxigênio ligada à hemoglobina não está linearmente relacionada à PO2. O comportamento da interação associada ao O2 ligado à hemoglobina possui um formato considerado sigmoide (em forma de S).
Traçando-se um gráfico, no eixo das ordenadas (y), temos a saturação ou o conteúdo de O2; no eixo das abscissas (x), os valores referentes à PO2. Na figura 16, nota-se o comportamento da curva de dissociação da Hb (Figura 16).
Fonte: EnsineMe.Figura 16. Curva de dissociação da hemoglobina (linha contínua) para um pH de 7,4, PCO2 de 40 mmHg e temperatura de 37°C.
Existem quatro variáveis que podem resultar nas alterações da afinidade do O2 pela hemoglobina, dentre eles:
PCO2
PH
TEMPERATURA INTERNA
CONCENTRAÇÕES DE 2,3-DIFOSFOGLICERATO
Voltando a observar a figura 16, imagine que, quando a PCO2 aumenta, ocorre o deslocamento da curva de dissociação da hemoglobina para a direita. Tal fenômeno promove a redução da afinidade da hemoglobina pelo O2 (Figura 16, curva em vermelho).
SIMILARMENTE, QUANDO OCORRE O AUMENTO DA CONCENTRAÇÃO DE ÍONS DE HIDROGÊNIO, O PH SANGUÍNEO REDUZ, ACARRETANDO UMA CONDIÇÃO DE ACIDOSE METABÓLICA TEMPORÁRIA. NESTE INSTANTE, TAMBÉM NOTAMOS UM DESLOCAMENTO SIGNIFICATIVO DESTA CURVA PARA A DIREITA (CURVA EM VERMELHO). OUTRO FATOR IMPORTANTE NO DESVIO DA CURVA DE DISSOCIAÇÃO DA HB E, CONSEQUENTEMENTE, NA REDUÇÃO DA AFINIDADE DESTA COM O O2, É A ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA.
Quando a temperatura interna aumenta, como nos casos de febre, a afinidade do O2 pela hemoglobina reduz, deslocando a curva de dissociação para a direita (Figura 16, curva em vermelho).
As hemácias não possuem mitocôndrias no seu meio citoplasmático. Por este motivo, estas células utilizam predominantemente o metabolismo glicolítico anaeróbico como fonte de energia.
À medida que o fluxo glicolítico aumenta, o metabolismo anaeróbio produz quantidades relevantes de 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG), como ocorre durante as situações de hipóxia na corrente sanguínea (hipoxemia).
Isto resulta no aumento da concentração intracelular de 2,3-DPG e no deslocamento da curva de dissociação da Hb para a direita (Figura 16, curva em vermelho).
Quando todos os fatores acima forem invertidos, a afinidade do O2 pela hemoglobina aumentará e deslocará a curva de dissociação da hemoglobina para a esquerda (Figura 16, curva em azul).
TRANSPORTE DE DIÓXIDO DE CARBONO NO ORGANISMO
Devido aos processos metabólicos celulares, o corpo humano possui uma capacidade muito grande de produzir dióxido de carbono. Durante as condições de repouso, a produção de CO2 chega a um valor próximo de 200 mililitros por minuto.
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Da mesma forma que o O2, todo CO2 produzido pelas células são transportados até os pulmões através da corrente sanguínea, onde sofre difusão para os alvéolos e daí para o meio ambiente. Ao longo do sistema circulatório, o transporte de dióxido de carbono pode ocorrer de quatro maneiras diferentes, sendo elas:
(1) CO2 DISSOLVIDO
(2) ÍONS BICARBONATO (HCO3-)
(3) CARBAMINOHEMOGLOBINA E OUTROS COMPOSTOS CARBAMÍNICOS
(4) QUANTIDADES DIMINUTAS DE ÁCIDO CARBÔNICO (H2C03) E ÍONS CARBONATO (CO22-)
Como mencionado, o coeficiente de difusão do dióxido de carbono é cerca de 20 vezes maior se comparado ao do oxigênio. Levando isso em consideração, a quantidade de CO2 dissolvida no sangue pode ser expressa multiplicando os valores da PCO2 do sangue (arterial e venoso) pelo seu coeficiente de difusão (representado como 0,06, ou seja, 20 vezes maior que a do O2).
Sendo assim, considerando que a PCO2 nas artérias seja 40 mmHg, a quantidade de CO2 dissolvida no plasma (arterial) será equivalente a 2,4 ml/100 ml (2,4 vol%), muito mais elevado que os 0,3 vol% do O2. Uma vez que o sangue venoso apresente valores de PCO2 de 46 mmHg, a quantidade de CO2 dissolvida no plasma (arterial) será equivalente a 2,76 ml/100 ml (2,76 vol%). A quantidade de CO2 dissolvido (independentemente de ser no nível arterial ou venoso) representa 5% do transporte de CO2. Então, o conteúdo total do CO2 nas artérias e veias corresponde, respectivamente, a 50,4 e 57,96 vol%.
TRANSPORTE DE GASES NO SANGUE
VERIFICANDO O APRENDIZADO
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1. A PRESSÃO BAROMÉTRICA POSSUI IMPACTO RELEVANTE NA DIFUSÃO DOS GASES PARA O SANGUE. SOBRE ESSA VARIÁVEL MARQUE A OPÇÃO CORRETA:
A pressão barométrica foi descoberta, em 1648, por Pascal.
A pressão barométrica representa a soma de todas as pressõesparciais dos gases no ambiente.
Em 1643, Torricelli confirmou a influência das pressões parciais dos gases em altitudes elevadas na redução da pressão barométrica.
Em altitudes elevadas, o ar fica rarefeito pelo fato de ocorrer a redução nas frações dos gases.
A pressão barométrica não influencia o padrão respiratório.
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2. EMBORA AS PRESSÕES PARCIAIS DO O2 E DO CO2 SEJAM DIFERENTES AO LONGO DOS SISTEMAS ARTERIAL E VENOSO, ISSO NÃO INTERFERE EM SUA REMOÇÃO DO ORGANISMO. TAL CIRCUNSTÂNCIA SE DEVE AO FATO DE QUE:
O peso molecular do CO2 é muito menor que a do O2.
O O2 atravessa a membrana mais rápido que o CO2, equilibrando sua concentração.
O CO2 possui coeficiente de difusão vinte vezes maior que do O2, permitido sua rápida remoção.
O peso molecular do CO2 é muito maior que do O2, facilitando sua remoção.
O gradiente de pressão para o CO2 é mais elevado, favorecendo sua remoção.
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GABARITO
1. A pressão barométrica possui impacto relevante na difusão dos gases para o sangue. Sobre essa variável marque a opção correta:
A alternativa "B " está correta.
Diversos gases são presentes no ambiente, tendo isso em mente, cada gás exerce uma força específica proporcional a sua quantidade no ambiente. Com isso, assumimos que a pressão barométrica representa a soma das pressões parciais de todos os gases no ambiente.
2. Embora as pressões parciais do O2 e do CO2 sejam diferentes ao longo dos sistemas arterial e venoso, isso não interfere em sua remoção do organismo. Tal circunstância se deve ao fato de que:
A alternativa "C " está correta.
O gradiente de pressão de difusão do O2 é de 60 mmHg, enquanto do CO2 é apenas 6 mmHg. No entanto, mesmo que o CO2 apresente um peso molecular maior que do O2, ele possui a mesma capacidade de transporte pela barreira alvéolo-capilar. Isso ocorre em função de seu maior coeficiente de difusão.
CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Vimos que o sistema respiratório se organiza a fim de garantir a oferta de oxigênio e remoção de dióxido de carbono dos tecidos. Para isso, os gases ao penetrarem nas vias aéreas precisam sofrer o processo de condicionamento (umidificação, filtração, aquecimento e evaporação) para que sejam direcionados às vias respiratórias.
Em seguida, vimos que, para os gases se moverem para dentro e fora do sistema respiratório, suas estruturas precisam sofrer variações de volume e pressão de maneira significativa. Tendo em mente que o fluxo de gases é altamente dependente dos gradientes de pressões parciais de cada gás entre essas duas regiões, este processo é garantido pela atuação dos músculos no desenvolvimento dos movimentos respiratórios.
Paralelamente, observamos que os movimentos respiratórios podem variar em diversas condições, como por exemplo, emoções, dor, sono, choro, fonação, tosse e outros fatores que alterem as necessidades metabólicas. Adicionalmente, os padrões respiratórios podem ser modificados frente ao desenvolvimento das doenças obstrutivas (DPOC) e restritivas. Com isso, através da espirometria e das medidas das manobras expiratórias forçadas, é possível estabelecer parâmetros que ajudem na avaliação diagnóstica da função respiratória.
Por fim, vimos que os movimentos respiratórios são fundamentais para o fenômeno da ventilação, mas, para que o oxigênio alcance as células e o dióxido de carbono seja removido, os gases presentes nas vias respiratórias e nos tecidos precisam ser transportados pela circulação sanguínea. Neste ponto, finalizamos o entendimento do sistema respiratório através da compreensão de como o meio interno consegue ser regulado dentro da faixa de normalidade pela manutenção das pressões e concentrações dos gases dentro desta faixa.
AVALIAÇÃO DO TEMA:
REFERÊNCIAS
AIRES, M. M. Fisiologia. 4. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2018.
BERNE & LEVY. Fisiologia. 7. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2018.
GUYTON, A. C & HALL, J. E. Tratado de fisiologia médica. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2018.
JUAN, I. S; BRUZZONE, C.; BIZKARGUENAGA, M. et al. Abnormal concentration of porphyrins in serum from COVID-19 patients. British Journal of Haematology, v. 190, p. e-265-e267, 2020.
EXPLORE+
Para aprofundar seus conhecimentos sobre o assunto, leia os seguintes livros:
· Fisiologia, de Linda S. Costanzo (Editora Elsevier).
· Fisiologia Humana – uma abordagem integrada, de Silverthorn (Editora Artmed).
CONTEUDISTA
Silvio Rodrigues Marques Neto
CURRÍCULO LATTES