Fisiologia da Respiração

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FISIOLOGIA 
Graziela Gonzaga Santana 
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FUNÇÕES DO SISTEMA RESPIRATÓRIO 
• Troca gasosa: suprir o organismo com O2 e 
remover CO2 do organismo. 
• Equilíbrio ácido-base: corresponde à remoção do 
excesso de CO2 do organismo. 
• Produção de sons (vocalização): eles que 
permitem o fluxo do ar das cordas vocais e da 
boca. 
• Defesa pulmonar: ao respirar, a inspiração de 
microrganismos se torna inevitável. Para evitar 
problemas de saúde, o Sistema Respiratório 
apresenta mecanismos de defesa. 
• Equilíbrio térmico: com o aumento da ventilação 
pulmonar, há maior perda de calor e água. 
• Manutenção do pH plasmático: regulando a 
eliminação de ácido carbônico (sob forma de CO2). 
• Filtração circulatória: filtração de êmbolos 
(coágulos, gordura, bolhas de ar) trazidos pela 
circulação sistêmica. 
• O endotélio capilar pulmonar contém enzimas 
que produzem, metabolizam ou modificam 
substâncias vasoativas. 
• As quatro funções primárias do sistema 
respiratório são: 
1. Troca de gases entre a atmosfera e o sangue. 
2. Regulação homeostática do pH do corpo. 
3. Proteção contra patógenos e substâncias 
irritantes inalados. 
4. Vocalização. 
RESPIRAÇÃO EXTERNA 
• O funcionamento coordenado dos sistemas 
Respiratório e Circulatório compreende quatro 
componentes principais: 
1. Ventilação pulmonar: refere-se à troca de ar 
entre a atmosfera e os alvéolos pulmonares; 
2. Difusão do oxigênio e do CO2: entre os 
alvéolos e o sangue; 
3. Transporte de oxigênio e de CO2: no sangue e 
nos líquidos corporais, para as células 
(oxigênio) e a partir delas (dióxido de 
carbono); 
4. Regulação da ventilação (e de outros 
aspectos da respiração). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• A respiração externa necessita da cooperação 
entre os sistemas respiratório e circulatório. O 
sistema respiratório é formado pelas estruturas 
envolvidas com a ventilação e com as trocas 
gasosas: 
1. O sistema condutor, ou vias aéreas, que 
conduz ar do meio externo para a superfície 
de troca dos pulmões. 
 
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2. Os alvéolos são uma série de sacos 
interconectados e associados aos seus 
respectivos capilares pulmonares. Essas 
estruturas formam a superfície de troca, 
onde o oxigênio se move do ar inalado para o 
sangue, e o dióxido de carbono move-se do 
sangue para o ar que será exalado. 
3. Os ossos e os músculos do tórax (cavidade 
torácica) e do abdome que auxiliam a 
ventilação. 
• O sistema respiratório pode ser dividido em duas 
partes: 
 Trato respiratório superior: consiste em boca, 
cavidade nasal, faringe e laringe. 
 Trato respiratório inferior (porção torácica): 
formado pela traqueia, pelos dois brônquios 
principais, suas ramificações e pelos 
pulmões. 
ORGANIZAÇÃO MORFOFUNCIONAL 
• O sistema respiratório dos mamíferos é 
compreendido por zonas. 
• Zona de transporte: formada pelas vias 
respiratórias superiores e pela árvore 
tarqueobrônquica, encarregadas de acondicionar 
e conduzir o ar até a intimidade dos pulmões. 
• Zona respiratória: onde se realizam efetivamente 
as trocas gasosas. 
• Zona de transição: interposta entre as outras 
duas, onde começam a ocorrer as trocas gasosas, 
porém em níveis não significativos. 
• São cerca de 20 divisões das vias aéreas: da 
traqueia até os bronquíolos respiratórios: (ZONA 
DE CONDUÇÃO) Brônquios principais →Brônquios 
lobares (3 no pulmão direito e 2 no esquerdo) 
→Brônquios segmentares → Bronquíolos 
terminais → (ZONA RESPIRATÓRIA) Bronquíolos 
respiratórios → Ductos alveolares → 5 ou 6 sacos 
alveolares → Alvéolo: unidade estrutural básica 
da respiração. 
• Em resumo, no que diz respeito à divisão da 
árvore respiratória, temos: 
1. Zona de condução: Traqueia→Bronquio 
primário→Árvore bronquial→Bronquios 
terminais (60000). 
2. Zona respiratória: Bronquíolo respiratório 
(500000) → Sacos alveolares (8 milhões) → 
Alvéolos. 
TRAQUEIA E BRÔNQUIOS 
• São tubos músculo-cartilaginosos responsáveis 
por manter as vias aéreas sempre abertas, graças 
à presença dos anéis cargilaginosos e de músculo 
liso. 
• Esta estrutura muscular é responsável pela 
broncodilatação ou broncoconstricção, que 
depende dos impulsos simpáticos e 
parassimpáticos, respectivamente. Contudo, não 
há oclusão total neste nível do trato respiratório 
devido à presença dos anéis de hialina. 
• Estes órgãos tem a função de conduzir ar para a 
zona respiratória. 
• A parede bronqueal é recoberta de cílios, que se 
projetam do topo de suas células epiteliais. Têm 
função de eliminar partículas juntamente como o 
muco, produzindo-o para manter a integridade da 
parede mucosa de toda árvore respiratória. 
• O cigarro destrói os cílios, gerando metaplasia do 
epitélio respiratório, ou seja, mudança do epitélio 
pseudo- estratificado ciliado para pavimentoso 
estratificado com proliferação células 
caliciformes. 
• Os brônquios e a traqueia são tão sensíveis ao 
toque que até mesmo quantidades muito 
pequenas de matéria estranha, ou outra causa de 
irritação, desencadeia o reflexo da tosse. 
BRONQUÍOLOS 
• À medida que vão se aproximando da porção 
respiratória, os bronquios vão diminuindo a sua 
luz e a cartilagem hialina vai sendo substituída por 
fibras de colágeno e apenas a musculatura lisa vai 
predominando. É em nível dos bronquíolos que a 
broncoconstrição é mais evidente. 
 
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• O calibre dos bronquíolos, no geral, é controlada 
pela demanda de O2 necessária ao organismo: em 
casos de exercícios, há uma broncodilatação para 
chegar mais ar nas zonas respiratórias, enquanto 
que, nas situações de repouso, os bronquios 
passam por broncoconstricção, para evitar gasto 
desnecessário de energia (devido a contração 
muscular). 
• Nos pulmões, os menores brônquios formam os 
bronquíolos, pequenas passagens flexíveis com 
uma parede formada por músculo liso. 
• Os bronquíolos continuam ramificando-se até que 
os bronquíolos respiratórios formem uma 
transição entre as vias aéreas e o epitélio de troca 
do pulmão. 
• Como as vias aéreas individuais ficam mais 
estreitas, o seu número aumenta 
geometricamente. Assim, a área de secção 
transversal total aumenta a cada divisão das vias 
aéreas. A área de secção transversal total é menor 
no trato respiratório. 
• Em crises asmáticas, por se tratar de um processo 
inflamatório, há liberação de histamina que causa 
uma broncoconstrição (broncoespasmo) ao 
contrair o músculo liso que recobre os 
bronquíolos, gerando grande resistência à 
expiração e, consequentemente, dificuldade 
respiratória. 
 
 
 
 
 
ALVÉOLOS 
• Os alvéolos pulmonares são estruturas de 
pequenas dimensões, mas bastante numerosas, 
localizadas no final dos bronquíolos, onde se 
realiza a hematose pulmonar (trocas gasosas) 
através da difusão gasosa. O alvéolo corresponde, 
portanto, à estrutura morfofuncional do pulmão. 
• Por fora dos alvéolos há redes de capilares 
sanguíneos. Suas paredes são muito tênues e 
estão compostas unicamente por uma capa de 
células delgadas e planas, pela qual as moléculas 
de oxigênio e de dióxido de carbono passam com 
facilidade. 
• Os alvéolos são revestidos por 2 tipos de células: 
 Pneumócito (célula alveolar) tipo I 
(macrófago). Essa célula é muito delgada e 
forma cerca de 95% da área superficial 
alveolar. 
 Pneumócito tipo II (a própria célula de 
revestimento alveolar). É menor, mais 
espesso e é responsável pela produção de 
surfactante. 
• As paredes finas do alvéolo não contêm músculo, 
uma vez que as fibras musculares poderiam 
bloquear a rápida troca gasosa. Como resultado, o 
próprio tecido pulmonar não pode se contrair. 
Entretanto, o tecido conectivo entre as células 
epiteliais alveolares contém muitas fibras de 
colágeno e de elastina que criam a energia 
potencial elástica (retração elástica) quando o 
tecido pulmonar é estirado. 
MÚSCULOS DA RESPIRAÇÃO 
• Opulmão funciona como um compartimento de 
trocas gasosas, onde há entrada e saída contínua 
de ar. Porém, ele não tem a capacidade de 
receber ar por si só. A entrada (inspiração) de ar 
no pulmão está relacionada à expansão da caixa 
torácica pelo auxílio de músculos respiratórios, 
bem como a saída (expiração) está ligada com a 
diminuição dessa caixa. 
• Ao expandir o tórax por meio da ação dos 
músculos inspiratórios, o pulmão acompanha essa 
expansão devido aovácuo interpleural (que fica 
mais negativo devido ao aumento do volume 
torácico). Esse vácuo é responsável por gerar essa 
sincronia de expansão entre a pleura parietal e a 
pleura visceral. 
• A expansão pulmonar gera uma pressão 
subatmosférica, fazendo com que o ar flua do 
meio ambiente para dentro do pulmão. Durante a 
expiração, ocorre uma redução do volume 
pulmonar, o que gera uma pressão 
supratmosférica e que faz com que o ar seja 
expulso de dentro dos alvéolos. 
• Contração dos músculos respiratórios depende de 
impulsos nervosos originados dos centros 
respiratórios (situados no tronco cerebral). 
 
 
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MÚSCULOS INSPIRATÓRIOS 
• Ao se contraírem, produzem aumento do volume 
• da caixa torácica. 
• Diafragma: traciona a superfície inferior dos 
pulmões para baixo, aumentando o volume da 
caixa torácica no sentido vertical (craniocaudal). 
• Intercostais externos e músculos do pescoço 
(Esternocleidomastoideo e escalenos): tracionam 
as costelas e o osso esterno para cima e para 
diante, aumentando o volume da caixa torácica 
no sentido horizontal (anteroposterior). Esses são 
mais cobrados na respiração forçada. 
MÚSCULOS EXPIRATÓRIOS 
• Ao se contraírem, produzem aumento do volume 
da caixa torácica. 
• Diafragma: traciona a superfície inferior dos 
pulmões para baixo, aumentando o volume da 
caixa torácica no sentido vertical (craniocaudal). 
• Intercostais externos e músculos do pescoço 
(Esternocleidomastoideo e escalenos): tracionam 
as costelas e o osso esterno para cima e para 
diante, aumentando o volume da caixa torácica 
no sentido horizontal (anteroposterior). Esses são 
mais cobrados na respiração forçada. 
 
 
 
 
 
 
MECÂNICA DA VENTILAÇÃO 
• Os pulmões acompanham a expansão torácica e 
sua diminuição, formando assim, diferentes 
sistemas. Esses sistemas obedecem a algumas leis 
para que a mecânica da respiração seja possível. 
• Um único ciclo respiratório é constituído por uma 
inspiração seguida por uma expiração. 
• O volume corrente é a quantidade de ar inalada 
durante uma única inspiração normal. 
• A capacidade vital é o volume corrente somado 
aos volumes de reserva expiratório e inspiratório. 
• O volume de ar nos pulmões ao final da expiração 
máxima é denominado volume residual. 
• O fluxo de ar no sistema respiratório é 
diretamente proporcional ao gradiente de 
pressão, e inversamente relacionado à resistência 
ao fluxo de ar oferecida pelas vias aéreas. 
• O ar flui devido ao gradiente de pressão (ΔP). 
 
• A expansão/contração pulmonar pode ocorrer de 
duas maneiras: 
1. Por movimentos de subida e descida do 
diafragma para aumentar ou diminuir a 
cavidade torácica. 
2. Por elevação e depressão das costelas para 
elevar e reduzir o diâmetro anteroposterior 
da cavidade torácica. 
• A bomba muscular é uma estrutura constituída 
pelo músculo esquelético do tórax, a qual cria 
gradiente de pressão permitindo fluxo de ar. 
INSPIRAÇÃO 
• Processo ativo. 
• Contração dos músculos inspiratórios = aumento 
volume intratorácico (expansão dos pulmões). 
• Lei de Boyle: diz que, se o volume de gás é 
reduzido, a pressão aumenta. Se o volume 
aumenta, a pressão diminui. 
• A pressão intrapleural fica mais negativa (base: 
 
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- 2,5 mmHg - > - 6 mmHg). 
• A pressão nas vias aéreas fica levemente negativa 
(ar flui para os pulmões). 
• Normal: Contrai o diafragma; Músculos 
intercostais externos aumentam o volume do 
tórax e do pulmão e pressão intrapulmonar reduz 
em cerca de 3 mmHg. 
• Forçada: Inspiração auxiliada pela contração dos 
musculos acessórios (escalneos e ECM), reduzindo 
a pressão pulmonar em 20mmHg ou menos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXPIRAÇÃO 
• Relaxamento progressivo dos músculos 
inspiratórios. 
• Normalmente é passiva, resultando na retração 
elástica da parede torácica e dos pulmões 
(diminuição do volume dos pulmões). 
• Pressões dos pulmões e parede torácica se 
equilibram. 
 
 
 
 
 
 
 
• Pressão das vias aéreas levemente positiva (ar flui 
para fora dos pulmões). 
• A expiração ativa requer a contração dos 
músculos intercostais internos e abdominais. 
RETRAÇÃO ELÁSTICA 
• Equilíbrio entre a retração elástica da parede 
torácica para fora e a retração elástica dos 
pulmões para dentro gera uma pressão 
subatmosférica no espaço intrapleural. 
 
 
 
 
 
 
 
PRESSÕES PULMONARES 
• Pressões que causam o movimento do ar para 
dentro e para fora dos pulmões. 
• Pressão pleural (intrapleural): é a pressão do 
líquido pleural no espaço entre a pleura visceral e 
a pleura parietal. São sempre subatmosféricas, 
uma vez que a cavidade pleural é um 
compartimento fechado. 
• Pressão alveolar: é a pressão do ar no interior dos 
alvéolos pulmonares. 
• Pressão Transpulmonar: diferença entre pressão 
alveolar e pressão pleural. 
• Pressão transmural (força responsável pela 
distensão de uma via aérea) da parede alveolar = 
pressão que infla os alvéolos. 
PNEUMOTÓRAX 
• É a presença de ar entre as duas camadas da 
pleura, resultando em colapso parcial ou total do 
pulmão. Os sintomas incluem dificuldade 
respiratória e dor torácica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
MUDANÇAS DE PRESSÕES 
• Complacência Pulmonar: grau de extensão dos 
pulmões por cada unidade de aumento da 
pressão transpulmonar. 
 É a capacidade do pulmão se distender. 
 
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 A perda da complacência aumenta o trabalho 
respiratório. 
 Se diminuída, há dificuldade de inspirar 
 É inversamente proporcional à elastância. 
 Depende das fibras elásticas dos pulmões 
(1/3) e da tensão superficial (2/3). 
 
• Elastância: é a capacidade de um pulmão resistir 
ao estiramento, ou de voltar ao seu estado de 
repouso. 
 Se diminuída, há dificuldade de expirar. 
 Caso de enfisema (os pulmões perdem a 
elasticidade devido à exposição constante a 
poluente ou tabaco). 
 Normalmente a elastância dos pulmões e da 
parede do tórax contribui mais para o 
trabalho respiratório. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESISTÊNCIA DAS VIAS AÉREAS E PAPEL DO 
SURFACTANTE 
• Trabalho respiratório é influenciado pela 
complacência e resistência do sistema 
respiratório. 
• Resistência das vias aéreas (RVA) = é o grau de 
dificuldade que o fluxo de ar tem para se 
movimentar através das vias aéreas. 
• Diâmetro das vias aéreas é fator determinante da 
RVA. 
• RVA é aumentada expressivamente quando o 
volume pulmonar é reduzido. 
• RVA é normalmente baixa, porém estímulos 
nervosos e fatores químicos podem mudar o 
diâmetro dos bronquíolos, alterando a resistência 
e o fluxo de ar. 
• Surfactante pulmonar: é uma mistura de 
dipalmitoilfosfatidilcolona (DPPC), outros lipídeos 
e proteínas, com propriedades tensoativas 
produzido pelos pneumócitos tipo II. 
• O surfactante diminui a tensão superficial no 
líquido que reveste os alvéolos. A redução da 
tensão superficial impede os alvéolos menores de 
colapsarem e também torna mais fácil inflar os 
pulmões. 
• Complacência pulmonar é normalmente alta 
devido ao componente elástico do tecido 
pulmonar e à habilidade do surfactante para 
reduzir a tensão superficial do líquido alveolar. 
• A tensão superficial: é a medida da força agindo 
para manter juntas as moléculas da superfície de 
um líquido em uma interface ar-líquido. 
• Lei de LaPlace: se a tensão superficial não for 
mantida baixa, quando os alvéolos diminuem de 
tamanho durante a expiração eles colapsariam.Surfactante pulmonar previne oclusão dos 
alvéolos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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