Fisiologia do Sistema Respiratório

Prévia do material em texto

Fisiologia do Sistema Respiratório 
Introdução 
→ O oxigênio deve sair do meio externo e 
entrar no meio interno, afim de que, através 
de um processo de transporte, ele chegue 
até os tecidos, pois as células são 
dependentes de oxigênio 
→ Respiração pulmonar: ar trazido para o 
sistema através da inspiração → difusão 
entre o oxigênio e o gás carbônico nos 
alvéolos → transporte dos dois gases pelos 
líquidos corporais → difusão no tecido 
 
→ Uma vez que o metabolismo é 
primariamente aeróbico, os processos 
metabólicos normalmente liberam gás 
carbônico, que precisa ser retirado, e a 
respiração é utilizada tanto para trazer o 
oxigênio quanto para eliminar o gás 
carbônico (expiração) 
 
 
Funções do sistema respiratório 
→ Ventilação pulmonar; 
→ Trocas de gases; 
→ Transporte de gases; 
→ Regulação do pH; 
→ Proteção contra patógenos; 
→ Vocalização; 
→ Regulação da ventilação 
Mecânica Respiratória 
Mecânica da ventilação pulmonar 
→ Inspiração → diafragma contraído e 
elevação da caixa torácica (eleva as 
costelas) → expande a caixa torácica 
 Músculos intercostais externos, 
esternocleidomastóide, serráteis 
anteriores e escalenos 
→ Expiração natural → relaxamento do 
diafragma (é dita, dentro da fisiologia, como 
um processo passivo) 
 Músculos: reto abdominal e intercostais 
internos 
→ Inspiração → pressão de oxigênio 
aumenta nos alvéolos → oxigênio passa para 
os líquidos corporais → gás carbônico volta 
por diferença de pressão para o alvéolo → 
expiração → eliminado para ambiente 
externo 
 
 
Volume pulmonar 
→ Mudanças no volume torácico causam 
gradiente de pressão que geram fluxo de ar 
→ Leis dos gases: lei de Boyle fala sobre a 
relação entre pressão e volume (quanto 
maior o volume → moléculas têm menor 
energia cinética → pressão menor) 
→ Os gases seguem um gradiente de pressão 
→ gases saem dos locais de maior pressão 
em direção aos locais de menor pressão. 
→ Inspiração: → aumenta o volume 
pulmonar → diminui a pressão interna → 
influxo → ar entra nos pulmões (pressão 
externa maior, pressão interna menor) 
→ Expiração: diminui o volume pulmonar → 
aumenta a pressão interna → por gradiente 
de pressão o ar sai (pressão externa menor, 
pressão interna maior) 
 
 
Membrana pleural 
→ Pleura parietal, que fica voltada a 
cavidade torácica, e pleura visceral que fica 
aderida diretamente aos pulmões 
→ A pleura parietal produz um líquido que é 
o líquido pleural, e fica em uma cavidade 
→ Líquido pleural cria superfície líquida e 
escorregadia e mantém pulmão aderido a 
caixa torácica 
→ Drenagem linfática do líquido pleural 
mantém leve tração 
→ Pressão intrapleural é subatmosférica 
(menor do que a pressão da atmosfera) 
 
 
Pneumotórax 
→ Rompimento das pleuras → entrada de ar 
no espaço pleural → colabamento do 
pulmão (pneumotórax) 
→ O ar que entra na cavidade pleural desfaz 
as interações do líquido que mantém o 
pulmão aderido a caixa torácica. 
→ A parede torácica expande-se, ao passo 
que os pulmões colapsam 
 
Fatores que alteram a ventilação 
pulmonar 
→ Tensão superficial criada no alvéolo 
→ Complacência dos pulmões 
→ Resistência das vias aéreas 
 
Tensão superficial 
→ Os alvéolos precisam se expandir junto 
com a expansão pulmonar 
→ Nesse alvéolo, há líquidos que são 
produzidos e são deixados ao seu redor 
→ A maioria desses líquidos são feitos de 
água, e quando a água fica em contato 
com uma interface água-ar, ela cria uma 
tensão (moléculas de água se aderem por 
pontes de hidrogênio e formam uma região 
extremamente coesa) 
→ Essa região coesa forma uma pressão 
interna, e, precisa-se aumentar a força para 
a expansão daquela região 
→ A tensão superficial, impediria ou 
dificultaria a expansão dos alvéolos durante 
a inspiração (piora ainda mais quando o 
alvéolo é menor) → para diminuir essa 
tensão superficial: produção do surfactante. 
 
 
→ Surfactante é secretado pelos 
pneumócitos do tipo II e fica distribuído ao 
redor dos alvéolos → reduz tensão superficial 
→ Se a pressão da tensão superficial é maior 
nos alvéolos menores, o surfactante vai estar 
mais acumulado nos alvéolos menores 
→ Não se dissolvem uniformemente entre os 
alvéolos; parte se dissolve, parte se espalha 
 
 
Complacência pulmonar 
→ Grau de extensão dos pulmões por cada 
unidade de aumento da pressão 
transpulmonar ou capacidade do pulmão se 
estirar 
→ Necessário superar a resistência elástica e 
da caixa torácica ao estiramento; 
→ Forças elásticas pulmonares são 
determinadas pela elastina e colágeno 
 
→ Complacência ≠ Elastância (habilidade de 
retornar a posição de repouso após ser 
estirado) 
→ Alta complacência: estira-se facilmente 
→ Baixa complacência: requer muita força 
dos músculos inspiratórios para ser estirado. 
 
Resistência das vias aéreas 
→ Comprimento do sistema (L): constante 
→ Viscosidade do ar que flui pelas vias 
aéreas: constante 
→ Diâmetro – raio (r): normalmente constante 
 Alergias e infecções – acúmulo de 
muco (muco acaba deixando o 
diâmetro menor) 
 Broncodilatação (CO2): aumentam o 
diâmetro 
 Broncoconstrição (histamina): diminuem 
o diâmetro 
 
Correlação clínica 
DPOC 
→ Doença pulmonar obstrutiva crônica 
→ As duas grandes formas da DPOC é a 
bronquite e o enfisema 
→ Bronquite: inflamação → produção de 
muco → mecânica ventilatória prejudicada 
por conta da diminuição do diâmetro 
→ Enfisema: macrófagos liberam elastase → 
perda da elastina 
 ↑ Complacência 
 ↓ Elastância 
 
Fibrose 
→ Doenças pulmonares fibróticas 
→ Desenvolvimento de tecido fibroso 
cicatricial rígido que restringe a insuflação 
pulmonar → Macrófagos induz secreção de 
colágeno inelástico 
 ↓ Complacência 
→ Ex: silicose → inalação de substâncias 
como a sílica 
 
Espirometria 
→ Detecta movimento do volume de ar para 
dentro e para fora dos pulmões 
→ Sistema fechado que avalia exatamente 
os volumes que são expirados e inspirados 
 
→ Volume corrente: volume de inspiração e 
expiração normal (pedimos para o paciente 
inspirar e expirar normalmente) 
→ Volume de reserva expiratório: volume 
máximo que esse paciente consegue expirar 
além do volume corrente (expira e continua 
expirando o máximo que conseguir) 
→ Volume de reserva inspiratório: além do 
volume corrente todo o volume a mais que 
esse paciente consegue inspirar (inspirar e 
continuar inspirando o máximo que 
conseguir) 
→ Volume residual: volume que sobra depois 
da expiração forçada (paciente expirou o 
máximo que conseguiu mas ainda tem um 
volume de ar dentro desse pulmão) 
 
→ Capacidade inspiratória: soma do volume 
de reserva inspiratório com o volume 
corrente 
→ Capacidade residual funcional: volume de 
reserva expiratório mais o volume residual 
→ Capacidade vital: volume de reserva 
inspiratório mais expiratório mais corrente 
→ Capacidade pulmonar total: soma de 
todos os volumes 
 
 
Padrões de ventilação 
 
 
Trocas Gasosas 
Difusão gasosa 
→ Dois grandes centros de trocas gasosas: 
região dos alvéolos e dos tecidos 
→ Oxigênio sai dos alvéolos e vai em direção 
aos tecidos, e o gás carbônico sai dos 
tecidos e vai em direção aos alvéolos 
 
→ Pressão parcial do oxigênio ou pressão 
parcial do gás carbônico: através da difusão 
(local de maior pressão parcial em direção 
ao que tem menor pressão parcial) 
→ Precisamos aumentar a pressão parcial do 
oxigênio no alvéolo pois essa pressão vai 
estar em menor quantidade nos capilares e 
por diferença de pressão, teremos a troca. 
→ Menor pressão parcial do gás carbônico 
nos alvéolos e maior pressão parcial nos 
capilares 
→ Dependente de energia (cinética) 
→ Influenciada por: 
1. Área de superfície: quanto maior a área 
de superfície de contato maior a difusão 
2. Gradiente de concentração: quanto 
maior a diferença de concentração 
mais ar flui, ou seja, mais oxigênio entra 
ou gás carbônicosai 
3. Espessura da membrana: se a 
membrana for espessa essa difusão fica 
dificultada 
4. Distância: se tiver uma distância muito 
grande entre as membranas também 
dificulta o processo de difusão 
 
 
Pressão dos gases 
→ Segundo a lei dos gases o oxigênio ou o 
gás carbônico passará do local de maior 
pressão parcial em direção ao de menor 
pressão parcial daquele mesmo gás. 
→ A pressão parcial do oxigênio no alvéolo é 
de 100 mmHg, enquanto a pressão parcial 
do oxigênio nos capilares é de 40 mmHg 
 
Difusão de O2 e CO2 
→ Basicamente esse gradiente de pressão 
acontece tanto para o oxigênio, quanto 
para o gás carbônico 
→ A grande diferença é que um é mais 
solúvel que o outro 
→ O oxigênio é extremamente insolúvel, por 
conta disso para que tenha a troca, a 
diferença de concentração precisa ser alta 
→ Como o gás carbônico é mais solúvel, 
precisa de uma diferença bem pequena 
para alcançar esse processo de difusão, 
uma pequena diferença de gradiente já é 
suficiente para acontecer os processos de 
troca entre tecido e capilar e entre capilar e 
alvéolo 
 
 
→ O que altera essas pressões é o influxo de 
ar, se esse influxo está prejudicado por 
qualquer patologia, terá uma pressão de 
oxigênio menor e uma difusão menor 
→ Quanto maior o fluxo sanguíneo, maior 
pressão de oxigênio, mais difusão 
→ Quanto maior o metabolismo celular, mais 
consome oxigênio e produz gás carbônico, 
então, diminui a pressão parcial do oxigênio 
→ O menor fluxo sanguíneo aumenta a 
pressão do gás carbônico, e quando 
aumenta o metabolismo celular, aumenta a 
pressão do gás carbônico 
→ Influencia no gradiente e na quantidade 
de oxigênio que consegue chegar no capilar 
e depois nos tecidos, ou no gás carbônico 
que sai dos tecidos e volta para os alvéolos 
 
Alterações na membrana alveolar 
→ Quando altera essas pressões, 
principalmente no alvéolo, a difusão fica 
prejudicada 
 
→ Enfisema: destruição da capacidade de 
voltar dos alvéolos, e isso faz com que ar não 
seja renovado → diminuição da pressão do 
O2 (incapacidade da elastância) → perde a 
superfície de contato (difusão prejudicada) 
→ menos oxigênio passando para capilares 
e menos oxigênio chegando nos tecidos. 
→ Doença pulmonar fibrótica: aumento da 
parede do alvéolo → espessa a membrana 
→ diminui a difusão → ar não consegue se 
difundir de maneira correta. 
→ Edema: influxo de líquido → aumenta a 
distância entre alvéolo e capilar → um dos 
fatores que prejudicam a difusão é a 
distância → diminuição do ar que está 
entrando no interior dos alvéolos por conta 
da água que se infiltra nessa cavidade e 
acaba prejudicando a difusão 
→ Asma: constrição das vias → diminui o 
diâmetro → menor quantidade de ar 
entrando nessas vias e por consequência 
chegando nos alvéolos → acumula gás 
carbônico → impede o aumento da pressão 
de oxigênio → pressão baixa no alvéolo, 
uma difusão baixa para o capilar e o 
impedimento da passagem do O2 do 
alvéolo para o capilar 
 
Correlação clínica 
Hipóxia 
→ Diminuição da superfície de contato, 
aumento da membrana, aumento da 
distância, ou constrição das vias aéreas → 
menor difusão de oxigênio para os capilares 
e, por consequência, para os tecidos → 
hipóxias 
→ Hipóxia anêmica: diminui a quantidade 
total do O2 ligado a hemoglobina 
→Hipóxia isquêmica: redução do próprio 
fluxo sanguíneo 
→ Hipóxia histotóxica: normalmente 
envolvida com alguma substância que faz 
com que as células percam a capacidade 
de usar o oxigênio que disponível → falta de 
utilização e não pela perda da difusão. 
 
Transporte de O2 
→ O oxigênio é extremamente insolúvel, 
então ele não consegue se dissolver no 
plasma, por isso há uma célula especializada 
em carregar esse oxigênio → eritrócito 
→ O eritrócito tem, no seu interior, a 
hemoglobina (98% de todo oxigênio é 
transportado pela hemoglobina) 
→ Como qualquer outra proteína, quando 
altera a sua conformação, altera 
diretamente a sua afinidade com o oxigênio 
→ Lei de Bohr: quem favorece a ligação da 
hemoglobina ao oxigênio no alvéolo, e o 
desligamento do oxigênio nos tecidos é a 
alteração estrutural por conta do pH que é 
maior ou menor nesses diferentes locais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Transporte de CO2 
→ CO2 consegue ser transportado e 
dissolvido no plasma pois tem uma 
solubilidade bem mais alta que o oxigênio 
→ Ele pode se associar a hemoglobina ou 
pode, dentro do próprio eritrócito, sofrer uma 
reação com a água, formar o ácido 
carbônico que se degrada em bicarbonato 
e hidrogênio. O bicarbonato sai do eritrócito 
por um antiporte com um transportador de 
cloreto → esse transporte através do 
bicarbonato é o que mais acontece – 70% 
do gás carbônico é transportado assim 
→ No alvéolo há a reação inversa → 
favorecimento do bicarbonato que está no 
plasma entrando novamente por um 
transportador antiporte com o cloreto para 
dentro do eritrócito → bicarbonato volta a se 
associar com o hidrogênio → forma o ácido 
carbônico → convertido à água e CO2 → 
aumenta a concentração de CO2 na região 
perialveolar → difusão do CO2 do plasma 
para o alvéolo 
→ Quando precisar recuperar CO2, próximo 
aos alvéolos nós recupera o bicarbonato, 
adiciona o hidrogênio, forma o ácido 
carbônico e a mesma enzima dissocia 
novamente em água e gás carbônico