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• Possibilita a troca gasosa; • Participa na regulação do pH sanguíneo; • Contem receptores do olfato e produz sons; • Filtra o ar inspirado, elimina água do corpo e calor pelo ar expirado. • Eupneia: movimento normal de respiração; • Respiração costal: padrão respiratório superficial (torácico) => movimento ascendente e para fora do tórax decorrente da contração dos músculos intercostais externos; • Respiração diafragmática: padrão respiratório profundo (abdominal) => movimento do abdome para fora decorrente da contração e descida do diafragma. • É a condição de manter as vias respiratórias desobstruídas; • Fatores que pode comprometer a perviedade: lesões de ossos e cartilagens, desvio de septo nasal, pólipos nasais, inflamação das túnicas mucosas, espasmos do musculo liso e deficiência de surfactante. • Os pulmões são irrigados por dois conjuntos de artérias: as artérias pulmonares e os ramos bronquiais da parte torácica da aorta; • O sangue venoso passa pelo tronco pulmonar -> artéria pulmonar esquerda e direita (únicas artérias que transportam sangue desoxigenado); • O retorno do sangue oxigenado para o coração ocorre pelas quatro veias pulmonares, que drenam para o átrio esquerdo; • Para possibilitar trocas gasosas mais eficientes a vasoconstrição em resposta a hipoxia desvia sangue pulmonar de áreas do pulmão com pouca ventilação para regiões bem ventiladas => equilibro ventilação-perfusão = o fluxo sanguíneo (perfusão) para cada área dos pulmões corresponde ao fluxo de ar (extensão da ventilação) para os alvéolos; • Ramos bronquiais da parte torácica da aorta levam sangue oxigenado aos pulmões; a maior parte do sangue retorna ao coração pelas veias pulmonares. • Troca gasosa = respiração => consiste em três etapas: o Ventilação pulmonar/respiração: inspiração e expiração do ar, envolve a troca de ar entre a atmosfera e os alvéolos dos pulmões; o Respiração externa/pulmonar: troca de gases entre os alvéolos dos pulmões e o sangue nos capilares pulmonares através da membrana respiratória (o sangue capilar pulmonar ganha O2 e perde CO2); o Respiração interna/tecidual: troca de gases entre o sangue dos capilares sistêmicos e as células teciduais (o sangue perde O2 e ganha CO2). • Mudanças de pressão durante a ventilação: o O ar se move para dentro dos pulmões quando a pressão de ar intrapulmonar é menor do que na atmosfera; o O ar se move para fora dos pulmões quando a pressão de ar intrapulmonar é maior do que a pressão do ar na atmosfera. • É um processo ativo decorrente de um gradiente de pressão; • Antes de cada inspiração a pressão do ar dentro dos pulmões é igual a pressão do ar na atmosfera => 760mmHg = 1 atm; • Para o ar fluir para os pulmões a pressão intra- alveolar tem de se tornar mais baixa do que a pressão atmosférica => os pulmões aumentam de tamanho; • Lei de Boyle: o tamanho de um recipiente fechado é aumentado e a pressão do gás no seu interior diminui, da mesma forma se o tamanho do recipiente for diminuído a pressão em seu interior aumenta; • Para que a inspiração ocorra os pulmões precisam se expandir o que aumenta o volume pulmonar e diminui a pressão nos pulmões para níveis inferiores aos da pressão atmosférica; • Na inspiração tranquila normal o diafragma contrai e ocorre a resistência dos intercostais externos; • O diafragma é o principal musculo da inspiração. É um musculo esquelético que forma o assoalho da cavidade torácica, inervado por fibras do nervo frênico. A sua contração faz com que ele se achate, abaixando sua cúpula, isso aumenta o diâmetro vertical da cavidade torácica; • Os músculos intercostais externos também são importantes durante a inspiração. Quando eles se contraem eles elevam as costelas, como resultado há aumento nos diâmetros anteroposterior e lateral da cavidade torácica; • Pressão intrapleural (intratorácica): é a pressão entre as duas camadas pleurais na cavidade pleural, é sempre inferior a pressão atmosférica. Pouco antes da inspiração mede aproximadamente 756mmHg; • Conforme o diafragma e os músculos intercostais externos se contraem o tamanho da cavidade torácica aumenta e o volume da cavidade pleural cresce => a pressão intrapleural diminui para aproximadamente 754mmHg; • Pressão alveolar (intrapulmonar): pressão no interior dos pulmões. Conforme o volume dos pulmões aumenta essa pressão cai de 760 para 758mmHg. É estabelecido uma diferença de pressão entre a atmosfera e os alvéolos; • Músculos acessórios da inspiração: músculos esternocleidomastóideo, elevam o esterno; músculos escalenos, elevam as duas primeiras costelas; musculo peitoral menor, eleva as costelas III a V. • É um processo passivo decorrente de um gradiente de pressão; • A pressão nos pulmões é maior do que a pressão atmosférica; • Resulta da retração elástica da parede torácica e dos pulmões, sendo que ambos têm uma tendencia natural de retornar à posição inicial depois de terem sido distendidos; • Duas forças dirigidas para dentro contribuem com a retração elástica: o A retração das fibras elásticas que foram distendidas durante a inspiração; o A força para dentro da tensão superficial decorrente da película de liquido alveolar. • Começa quando a musculatura inspiratória relaxa. Estes movimentos de relaxamento reduzem os diâmetros vertical, lateral e anteroposterior da cavidade torácica, o que diminui o volume do pulmão; • A pressão alveolar aumenta para aproximadamente 762mmHg; • O ar flui da área de maior pressão nos alvéolos para a área de menor pressão na atmosfera. • Três fatores podem afetar a taxa de fluxo de ar e a facilidade da ventilação pulmonar. São eles: tensão superficial do liquido alveolar, complacência dos pulmões e a resistência das vias respiratórias. • Uma fina camada de liquido alveolar reveste a face luminal dos alvéolos exercendo uma força => tensão superficial; • Tensão superficial: surge em todas as interfaces ar- água, porque as moléculas de água polares são mais fortemente atraídas umas pelas outras do que são pelas moléculas de gás no ar; • Quando o liquido envolve uma esfera de ar a tensão superficial produz uma força dirigida para dentro. No pulmão, a tensão superficial faz com que os alvéolos assumam o menor diâmetro possível; • Durante a respiração a tensão superficial deve ser ultrapassada para expandir os pulmões a cada inspiração; • O surfactante presente no liquido alveolar reduz a sua tensão superficial abaixo da tensão superficial da água pura. • Se refere ao esforço necessário para distender os pulmões e a parede torácica; • Complacência alta: os pulmões e a parede torácica se expandem facilmente; • Complacência baixa: resistência a expansão; • Está relacionada com dois fatores: a elasticidade e a tensão superficial; • A redução da complacência se dá por situações que: levam a cicatrizes no tecido pulmonar, fazem com que o tecido pulmonar se encha de liquido, provocam a deficiência de surfactante ou impedem a expansão pulmonar. • A velocidade do fluxo de ar pelas vias respiratórias depende da diferença de pressão e da resistência; • O fluxo de ar é igual a diferença de pressão entre os alvéolos e a atmosfera dividida pela resistência; • As paredes respiratórias oferecem alguma resistência ao fluxo normal de ar para dentro e para fora dos pulmões; • À medida que os pulmões se expandem durante a inspiração, os bronquíolos se ampliam porque suas paredes são “puxadas” para fora; • Vias respiratórias mais calibrosas tem menor resistência => a resistência das vias respiratórias aumenta durante a expiração conforme o diâmetro dos bronquíolos diminui; • O diâmetro das vias respiratórias também é regulado pelo grau de contração e relaxamento do musculoliso das paredes das vias respiratórias. • Em repouso um adulto saudável respira 12 vezes por minuto (frequência respiratória), movendo aproximadamente 500mL de ar para dentro e fora dos pulmões; • Volume corrente (Vc) => volume de uma respiração; • Ventilação minuto (VM) => volume total de ar inspirado e expirado a cada minuto; • VM = 12 ciclos/min X 500 mL/respiração = 6 l/min; • O volume corrente varia de uma pessoa para a outra e em momentos diferentes na mesma pessoa; • Em um adulto típico: +/- 70% do Vc alcança efetivamente a zona respiratória. Os outros 30% permanecem nas vias de condução; • Taxa de ventilação alveolar: volume de ar por minuto que efetivamente alcança a zona respiratória; • Vias de condução = espaço morto anatômico (respiratório) => o ar não é submetido à troca respiratória; nariz, faringe, laringe, traqueia, brônquios, bronquíolos e bronquíolos terminais; • Zona respiratória => bronquíolos respiratórios, ductos alveolares, sacos alveolares e alvéolos; • Volume de reserva inspiratório: ar inspirado adicional, aproximadamente 500mL; o O VRI nos homens é de 3100mL e nas mulheres 1900mL (aproximadamente). • Volume de reserva expiratório: capacidade de expulsar mais ar além dos 500mL de Vc; o O VRE nos homens é de 1200mL e nas mulheres 700mL (aproximadamente). • Volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF1): volume de ar que pode ser expirado pelos pulmões em 1s ao esforço máximo depois de uma inspiração máxima; • Volume residual: é o volume de ar que permanece nos pulmões mesmo depois do volume de reserva ter sido expirado. Isso ocorre porque a pressão intrapleural subatmosférica mantem os alvéolos insuflados e um pouco de ar permanece nas vias respiratórias não colabáveis; o +/- 1200mL nos homens e 1100mL nas mulheres. • Volume mínimo: ar que permanece se => a cavidade torácica for aberta a pressão intrapleural sobe se igualando a pressão atmosférica forçando para fora um pouco do volume residual. • A troca de oxigênio e dióxido de carbono entre o ar alveolar e o sangue pulmonar ocorre por difusão passiva; • Lei de Dalton: o Cada gás em uma mistura de gases exerce sua própria pressão como se não houvesse outros gases; o Pressão parcial (Px): pressão de um gás especifico; o A pressão total é calculada somando todas as pressões parciais; o Para determinar a pressão parcial de cada componente na mistura basta multiplicar a porcentagem do gás pela Pt da mistura; o Cada tipo de gás se difunde através da membrana da área em que sua pressão parcial é maior para a área em que sua pressão parcial é menor; o Quanto maior a diferença na pressão parcial mais rápida será a difusão. • Lei de Henry: o Afirma que o volume de um gás que se dissolve em um liquido é proporcional à pressão parcial do gás e a sua solubilidade; o Quanto maior a pressão parcial de um gás em um liquido e mais elevada sua solubilidade mais gás vai ficar em solução. Capacidade inspiratória = Vc + VRI Capacidade residual funcional = VR + VRE Capacidade vital = VRI + Vc + VRE Capacidade pulmonar total = CV + VR • Ou troca gasosa pulmonar: é a difusão do O2 do ar nos alvéolos pulmonares para o sangue dos capilares pulmonares e a difusão do CO2 na direção oposta; • Nos pulmões converte o sangue venoso (discretamente depletado de O2) que vem do lado direito do coração em sangue oxigenado (saturado em oxigênio) que retorna ao lado esquerdo do coração; • Conforme o sangue flui pelos capilares pulmonares ele capta O2 do ar alveolar e descarrega CO2 no ar alveolar; • O oxigênio se difunde do ar alveolar, onde sua pressão parcial é 105mmHg para o sangue nos capilares pulmonares onde a PO2 é 40mmHg; • A difusão continua até que a PO2 do sangue capilar pulmonar aumenta para coincidir com a PO2 do ar alveolar = 105mmHg; • Simultaneamente o oxigênio está se difundindo do ar alveolar para o sangue desoxigenado e o dióxido de carbono está se difundindo no sentido oposto; • A PCO2 do sangue venoso é de 45mmHg e a PCO2 do ar alveolar é 40mmHg, por isso, o dióxido de carbono se difunde do sangue oxigenado para os alvéolos até que a PCO2 do sangue diminua para 40mmHg; • O sangue oxigenado retorna para o lado esquerdo do coração pelas veias pulmonares que tem uma PCO2 = 40mmHg; • Ou trocas gasosas sistêmicas: troca de oxigênio e dióxido de carbono entre os capilares sistêmicos e as células teciduais; • O ventrículo esquerdo bombeia sangue oxigenado para a aorta e pelas artérias sistêmicas para os capilares sistêmicos; • Conforme o oxigênio deixa a corrente sanguínea o sangue oxigenado é convertido em sangue venoso; • A PO2 do sangue bombeado para os capilares sistêmicos é de 100mmHg e a PO2 nas células teciduais é de 40mmHg => essa diferença se dá porque as células usam constantemente oxigênio para produzir ATP; • O oxigênio se difunde para fora dos capilares em direção as células teciduais => a PO2 do sangue cai para 40mmHg no momento em que o sangue sai dos capilares sistêmicos; • As células teciduais estão constantemente produzindo CO2, logo, a PCO2 das células é de 45mmHg e a do sangue capilar sistêmico é de 40mmHg, por isso, o CO2 se difunde das células teciduais pelo liquido intersticial para os capilares sistêmicos até que a PCO2 no sangue aumente para 45mmHg; • O sangue desoxigenado retorna para o coração e é bombeado para os pulmões, iniciando outro ciclo. apesar de ser sangue desoxigenado, ele mantém 75% de seu teor de O2 • Diferença de pressão parcial dos gases: a pressão alveolar do oxigênio deve ser superior a pressão arterial do oxigênio para que ele se difunda do ar alveolar para o sangue; • Área de superfície disponível para as trocas gasosas: qualquer distúrbio pulmonar que diminua a área de superfície funcional das membranas respiratórias reduz a frequência respiratória externa; • Distancia de difusão: a membrana respiratória é fina o que faz com que a difusão ocorra rapidamente; • Peso molecular e solubilidade dos gases: a difusão liquida do CO2 para fora ocorre 20 vezes mais rápido do que a difusão liquida do O2 para dentro => quando a difusão é mais lenta do que o normal, a insuficiência de O2 normalmente ocorre antes que haja retenção significativa de CO2. • O oxigênio não se dissolve facilmente na água; • Aproximadamente 1,5% do oxigênio inspirado está dissolvido no plasma sanguíneo, os outros 98,5% de oxigênio no sangue está ligado à hemoglobina nos eritrócitos; • A porção heme da hemoglobina contem quatro átomos de ferro, cada um capaz de ligar a uma molécula de oxigênio; • Oxi-hemoglobina: reação reversível da ligação de oxigênio com hemoglobina; • Apenas o O2 dissolvido é capaz de se difundir para fora dos capilares teciduais para as células teciduais; • Quanto maior for a PO2, mais O2 se combina a Hb, até que todas as moléculas de hemoglobina disponível estejam saturadas; • Hemoglobina totalmente saturada: quando a hemoglobina reduzida é completamente convertida em oxi-hemoglobina (Hb-O2); • Hemoglobina parcialmente saturada: quando a hemoglobina é constituída por uma mistura de Hb e Hb-O2; • Porcentagem de saturação da hemoglobina: expressa a saturação média de hemoglobina com oxigênio; • Fatores que afetam a afinidade da Hb pelo oxigênio: o Acidez: conforme a acides aumenta a afinidade da hemoglobina ao oxigênio diminui e o O2 se dissocia mais facilmente da Hb. O pH reduzido expulsa o O2 da hemoglobina disponibilizando mãos oxigênio para as células teciduais. O pH Inspiração Expiração Diafragma Contrai Relaxa Músculos intercostais Contrai Relaxa Pressão intrapulmonar DiminuiAumenta Ar Entra Sai elevado aumenta a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio; o Pressão parcial de dióxido de carbono: quando a PCO2 sobe a hemoglobina libera oxigênio facilmente (o baixo pH do sangue leva a alta PCO2) => o CO2 entra no sangue e é convertido em ácido carbônico que se dissocia em hidrogênio e bicarbonato => a concentração de H+ aumenta => o aumento na PCO2 deixa o meio ácido e promove a liberação do oxigênio da Hb; o Temperatura: quanto maior a temperatura mais oxigênio irá ser liberado da Hb; o BPG – 2,3-bisfosfoglicerato: substancia presente nos eritrócitos que diminui a afinidade da Hb pelo oxigênio, ele se combina a Hb => quanto maior a quantidade de BPG mais oxigênio é liberado. Tipo Definição Causas comuns Hipóxia hipóxica Baixa PO2 arterial Grande altitude, hipoventilação alveolar, diminuição da capacidade de difusão pulmonar, relação perfusão- ventilação anormal Hipóxia anêmica Diminuição da quantidade total de O2 ligado a Hb Perda de sangue, anemia, envenenamento por monóxido de carbono Hipóxia isquêmica Redução do fluxo sanguíneo Insuficiência cardíaca, choque, trombose Hipóxia histotóxica Falha das células em utilizar oxigênio por terem sido envenenadas Cianeto ou outros venenos metabólicos • Em condições normais, cada 100mL de sangue venoso contem 53mL de CO2 gasoso; • O dióxido de carbono é transportado de três formas: o CO2 dissolvido: uma pequena porcentagem esta dissolvida no plasma sanguíneo, ao alcançar os pulmões o dióxido dissolvido se funde no ar alveolar e é expirado; o Compostos carbamino: aproximadamente 23% se combina aos grupos amina dos aminoácidos e proteínas no sangue. A maior parte de CO2 transportado dessa forma está ligada a Hb => carbaminohemoglobina (Hb-CO2), sua formação é influenciada pela PCO2; o Íons bicarbonato: 70% é transportado no plasma sanguíneo como HCO3- => o CO2 se difunde para os capilares sanguíneos e entra nos eritrócitos, reage com a agua na presença da anidrase carbônica e forma ácido carbônico que se dissocia em H+ e HCO3- => o sangue capta CO2 e o HCO3- se acumula nas hemácias com isso um pouco de bicarbonato se move para o plasma sanguíneo abaixando seu gradiente de concentração e, em troca, íons cloreto se movem do plasma para as hemácias => o CO2 é removido das células teciduais e transportado para o plasma sanguíneo como HCO3- => conforme o sangue passa pelos capilares pulmonares nos pulmões todas estas reações se revertem e o CO2 é expirado. • Efeito Haldane: o A quantidade de CO2 que pode ser transportada no sangue é influenciada pela porcentagem de saturação da hemoglobina com o oxigênio; o Quanto menor a quantidade de oxi- hemoglobina maior a capacidade de transporte de CO2 do sangue. • O tamanho do tórax é alterado pela ação dos músculos respiratórios que se contraem devido aos impulsos nervosos transmitidos dos centros no encéfalo e relaxam na ausência dos impulsos; • Estes impulsos nervosos são enviados de grupos de neurônios localizados bilateralmente no tronco encefálico; • Dividido em: centro respiratório bulbar e grupo respiratório pontino. centro respiratório bulbar • Localizado no bulbo; • Composto por duas coleções de neurônios: o Grupo respiratório dorsal (GRD): o Grupo respiratório ventral (GRV): • Durante a respiração normal os neurônios do GRD produzem impulsos para o diafragma por meio dos nervos frênicos e para os músculos intercostais externos por meio dos nervos intercostais => os impulsos chegam ao diafragma e aos músculos intercostais externos e eles se contraem ocorrendo a inspiração => o GRD se torna inativo após 2s => o diafragma e os músculos intercostais externos relaxam ocorrendo a expiração; • Complexo pré Botzinger: localizado no GRV é um aglomerado de neurônios possivelmente associado a geração do ritmo respiratório; o Esse gerador de ritmo é composto de células marca-passo que estabelecem o ritmo da respiração. • O GRV é ativado quando é necessária a respiração forçada: em uma inspiração forçada os impulsos nervosos do GRD não só estimulam os músculos do diafragma e intercostais externos a se contraírem como também ativam os neurônios do GRV que enviam impulsos aos músculos acessórios da inspiração => leva a inspiração forçada; • Na expiração forçada o GRD está inativo junto com os neurônios do GRV que resultam na inspiração forçada => os neurônios do GRV envolvidos na expiração forçada enviam impulsos aos músculos acessórios da expiração => leva a expiração forçada. grupo respiratório pontino • Coleção de neurônios na ponte; • Os neurônios no GRP estão ativos durante a inspiração e expiração; • O GRP transmite impulsos para o GRD no bulbo; • Participa da inspiração e expiração modificando o ritmo básico da respiração produzido pelo GRV. • A atividade do centro respiratório pode ser modificada em resposta as informações provenientes de diversos fatores internos ou externos a fim de manter a homeostasia da respiração; • Quando a PCO2 e a concentração de H+ aumentam os neurônios do GRD são estimulados e impulsos nervosos são enviados pelos nervos frênicos e intercostal a musculatura inspiratória => a respiração é retomada (prender a respiração). Impulsos nervosos do hipotálamo e do sistema límbico também estimulam o centro respiratório => estímulos emocionais podem alterar a respiração; • Quimiorreceptores monitoram os níveis de CO2, H+ e O2: o Quimiorreceptores centrais: localizados no bulbo, respondem a mudanças na concentração de H+ e/ou PCO2 no liquido cerebrospinal; o Quimiorreceptores periféricos: localizados nos glomos para-aórticos e nos glomos caróticos, fazem parte do SNP e são sensíveis a alterações na PO2, H+ e PCO2 no sangue => os axônios dos neurônios sensitivos dos glomos para-aórticos fazendo parte do nervo vago e os dos glomos caróticos são parte dos nervos glossofaríngeos direito e esquerdo; ▪ Respondem a falta de O2 => a queda da PO2 (abaixo de 100mmHg e acima de 50mmHg) leva ao estimulo dos QP => a carência de oxigênio deprime a atividade dos QC e do GRD => aferências não são respondidas e ocorre a diminuição dos impulsos nervosos aos músculos inspiratórios => a PO2 cai cada vez mais => ciclo de feedback positivo = pode ser fatal. o Hipercapnia: quando ocorre aumento da PCO2 (acima de 40mmHg), os quimiorreceptores centrais são estimulados => respondem ao aumento no nível de H+ e os quimiorreceptores periféricos também (tanto pelo aumento de H+ quanto pela PCO2 elevada); o Hipocapnia: quando a PCO2 é inferior a 40mmHg => os QC e QP não são estimulados = não há envio de impulsos estimulantes para o GRD => os neurônios do GRD definem seu próprio ritmo até que o CO2 se acumule e a PCO2 suba para 40mmHg. Os neurônios do GRD são mais estimulados quando a PCO2 está subindo acima do normal do que quando a PO2 está caindo => os níveis de oxigênio podem cair drasticamente antes da PCO2 aumentar o suficiente para estimular a inspiração; o Feedback negativo: quimiorreceptores participam desse sistema regulando os níveis de CO2, O2 e H+ no sangue => aumento da PCO2, diminuição do pH ou diminuição da PO2 => leva as aferências dos QC e QP a fazerem com que o GRD se torne mais ativo => aumenta a frequência e a profundidade da respiração = hiperventilação. • Proprioceptores: aferências que monitoram os movimentos das articulações e músculos. Seus impulsos nervosos estimulam o GRD. Os axônios colaterais dos neurônios motores superiores que se !! Feedback positivo: gera o aumento do estimulo que causa o desequilíbrio. Exemplo: contrações uterinas no parto => quando chega o momentode a criança nascer, ocorre um aumento continuo da contração da musculatura uterina em razão da produção de ocitocina. originam no giro pré central também são alimentados pelos impulsos excitatórios no GRD; • Reflexo de insuflação: quando o GRD não é mais inibido e uma nova inspiração começa; influenciada por receptores de estiramento; o Receptores de estiramento/barorreceptores localizados nas paredes dos brônquios e bronquíolos => quando distendidos durante a hiperinsuflação dos pulmões impulsos nervosos são enviados pelo nervo vago para o GRD => o GRD é inibido e os músculos diafragma e intercostais externos relaxam => a inspiração adicional é interrompida e a expiração começa => o ar sai dos pulmões e os RE não são mais estimulados começando uma nova inspiração; o Em adultos esse reflexo só é ativado quando o Vc alcançar mais de 1500mL. Esse mecanismo evita a insuflação excessiva dos pulmões. • A estimulação do sistema límbico, temperatura, dor, estiramento do musculo do esfíncter do ânus, irritação das vias respiratórias e a pressão arterial são outros fatores que podem influenciar a respiração.
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