Sistema Respiratório

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Respiração Celular: Reação intracelular do O2 
com moléculas orgânicas para produzir dióxido 
de carbono, água e energia na forma de ATP. 
Respiração Externa: Movimento de gases entre 
o meio externo e as células do corpo. 
 
Divisão anatômica 
 
Trato Respiratório Superior: formado por 
órgãos localizados fora da caixa torácica - nariz 
externo, cavidade nasal, faringe, laringe e parte 
superior da traqueia. 
Trato Respiratório Inferior: consiste em órgãos 
localizados na cavidade torácica - parte inferior 
da traqueia, brônquios, bronquiolos, alvéolos e 
pulmões. 
 
Funções Primárias 
 
1. Trocas Gasosas: O corpo traz o O2 e o 
distribui para os tecidos, eliminando o CO2 
produzido pelo metabolismo. 
2. Homeostasia (equilibrio): Os pulmões 
podem alterar o pH corporal retendo ou 
eliminando seletivamente o CO2. 
3. Proteção e destruição: O epitélio 
respiratório é bem suprido com mecanismos de 
defesa que aprisionam e destroem substâncias 
potencialmente nocivas antes que elas possam 
entrar no corpo. 
4. Vocalização: O ar move-se através das 
pregas vocais, criando vibrações usadas para 
falar, cantar e outras formas de comunicação. 
 
Além de desempenhar essas funções, o sistema 
respiratório também é uma fonte significativa de perda 
de água e de calor do corpo. Essas perdas devem ser 
balanceadas com o uso de compensações 
homeostáticas. 
 
Fisiologia da respiração 
1. Troca de ar entre a atmosfera e os pulmões: 
conhecido como ventilação, ou respiração. 
2. Troca de O2 e de CO2 entre os alvéolos e o 
Sangue: Difusão (difusão facilitada, sem 
gasto de ATP). 
3. Transporte de O2 e CO2 pelo sangue e 
liquidos corporais: O2  dos pulmões para 
as células; CO2  das células para os 
pulmões. 
4. Troca de gases entre o sangue e as células. 
 
 Respiração celular: única etapa que gera 
ATP. 
Sistema Respiratório 
É formado pelas estruturas envolvidas com a 
ventilação e com as trocas gasosas. 
 
Porção condutora (vias aéreas): Transporta, 
filtra, umedece e aquece o ar antes de chegar à 
porção respiratória. 
Porção respiratória: Participa da troca gasosa 
entre os capilares sanguineos e os tecidos que 
compõem os alvéolos. 
 
Os capilares apresentam mais facilidade em 
realizar as trocas gasosas do que as paredes 
de outros vasos sanguineos porque só tem 
endotélio, sem músculo liso e tecido fibroso. 
 
Estruturas do sistema respiratório 
 
Sacos Pleurais 
Cada pulmão é rodeado por um saco pleural de 
parede dupla, cujas membranas forram o 
interior do tórax e cobrem a superficie externa 
dos pulmões. 
 
Pleura: formada por muitas camadas de tecido 
conectivo elástico e muitos capilares. Serve de 
proteção para os pulmões não colabarem 
(grudarem), permite movimentação e aderência. 
Liquido pleural: 25 a 30 ml (pessoa de 70 kg), cria 
uma superficie de deslizamento que permite 
inflar os pulmões. 
 
 Derrame pleural: causado por infecções. 
 
Vias Aéreas 
Ar  Boca e nariz  Faringe  Laringes  
Traqueia. 
 
Pela faringe passam o ar e os alimentos. 
A laringe produz a vocalização através das 
cordas vocais quando o ar passa. 
 
Traqueia  Brônquios primários  
Bronquiolos  Alvéolos. 
 
Brônquios: tubos semirrigidos sustentados por 
cartilagem. 
Bronquiolos: continuam se ramificando 
(divisões 12-23) até que os bronquiolos 
respiratórios formem uma transição entre as 
vias aéreas e o epitélio de troca do pulmão. 
 
O diâmetro das vias aéreas diminui 
progressivamente da traqueia até os 
bronquiolos, enquanto o número de vias aéreas 
aumenta de maneira geométrica. A velocidade 
do fluxo de ar é inversamente proporcional à 
área de secção transversal da via aérea, 
resultando em uma maior velocidade nas vias 
aéreas superiores e uma menor nos 
bronquiolos terminais = menos seccionada, 
melhor o fluxo. 
 
 
 
 
As vias aéreas superiores e os brônquios fazem 
mais do que simplesmente servirem de 
passagem para o ar. 
 
Fazem o condicionamento do ar antes que ele 
alcance os alvéolos. 
 
1. Aquecimento do ar à temperatura do corpo 
(37°C), de modo que a temperatura corporal 
não mude e os alvéolos não sejam 
danificados pelo ar frio. 
2. Adiciona vapor de água até o ar atingir a 
umidade de 100%, de modo que o epitélio de 
troca úmido não seque. 
3. Filtra material estranho de modo que virus, 
bactérias e particulas inorgânicas não 
alcançam os alvéolos. 
 
O ar inalado é aquecido pelo calor do corpo e 
umedecido pela água evaporada do 
revestimento mucoso das vias aéreas. 
A respiração pela boca não é tão eficaz em 
aquecer e umedecer o ar como a respiração pelo 
nariz. 
 
O que acontece se respirar próximo a neve? 
O aquecimento não é feito adequadamente, 
prejudicando as trocas gasosas que ocorrem 
nos alvéolos. 
 
Filtração do ar: ocorre na traqueia e nos 
brônquios, pois são revestidos com um epitélio 
ciliado, cujos cilios são banhados por uma 
camada de solução salina. 
 
Solução salina: fazem os cilios deslizarem e o 
muco se movimentar, sendo direcionado para a 
laringe, onde é expelido ou expectorado. O muco 
não pode ficar grudado nos cilios. 
 
A camada de muco é secretada pelas células 
caliciformes no epitélio. 
 
 Fibrose Cistica 
Problema genético onde não ocorre a produção 
de solução salina, o que faz com que o muco se 
grude e acumule nos cilios. 
 
A solução salina é produzida pelas células 
epiteliais quando o Cl- é secretado para o lúmen 
por canais de ânions apicais para o lúmen. 
 
A secreção inadequada de ions diminui o 
transporte de liquido nas vias aéreas. Sem a 
camada de solução salina, os cilios ficam presos 
no muco espesso e viscoso, perdendo a 
capacidade de se movimentar. O muco não pode 
ser eliminado, e as bactérias colonizam as vias 
aéreas, resultando em infecções pulmonares 
recorrentes. 
 
Alvéolos 
Os alvéolos são envoltos por capilares. 
 
Constituem a maior parte do tecido pulmonar. 
Função primária: troca gasosa entre eles e o 
sangue. 
 
Tipos Celulares: 
Célula alveolar tipo I: troca de gases, tem 
paredes finas. 
Célula alveolar tipo II: sintetiza e secreta 
surfactantes e transportam solutos e água 
para fora do espaço aéreo alveolar, menor e 
mais espessa. 
 
Surfactantes 
Mistura de lipidios e proteinas que formam um 
filme na interface de transferência entre o 
alvéolo pulmonar e o ar. 
 
Diminui a tensão superficial na interface ar-
liquido do alvéolo (se comporta como uma fina 
membrana), evitando o colapso alveolar e 
facilitando a respiração (torna mais fácil inflar 
os pulmões). 
 
A tensão superficial gera uma pressão que 
tende a retrair o alvéolo. 
 
Tensão superficial e surfactantes: 
O liquido que reveste todos os alvéolos gera 
tensão superficial. 
 
Se a tensão superficial do liquido fosse a 
mesma nos alvéolos pequenos e nos grandes, 
os alvéolos pequenos teriam uma pressão 
maior dirigida para o interior do alvéolo do que 
os alvéolos maiores, e maior resistência ao 
estiramento. 
 
 o alvéolo com liquido,  a pressão, o que 
dificulta as trocas gasosas. 
 
Se duas bolhas tiverem diâmetros diferentes, mas 
forem formadas por fluidos com a mesma tensão 
superficial, a pressão no interior da bolha menor é 
maior do que a pressão no interior da bolha maior. 
 
Mol. Surfactantes rompem as forças coesivas 
entre as moléculas de água ao se substituirem 
por água junto à superficie. 
Nos pulmões, o surfactante diminui a tensão 
superficial do liquido alveolar e, assim, diminui 
a resistência do pulmão ao estiramento. 
 
A menor tensão superficial ajuda a igualar a 
pressão entre alvéolos de diferentes tamanhos 
e torna mais fácil inflar os alvéolos menores. 
 
 
Sindrome da angústia respiratória do recém-
nascido 
Distúrbio respiratório que ocorre em recém-
nascidos prematuros (normalmente). 
 
Os alvéolos pulmonares não se mantêm abertos 
devido à elevada tensão superficial decorrente 
da produção insuficiente ou ausente de 
surfactante. 
 
A menos que o tratamento seja iniciado 
rapidamente, cerca de 50% dessas crianças 
morrem. 
 
A aplicação em aerossolde um surfactante artificial é 
realizada até que os pulmões atinjam maturidade 
suficiente para produzir seu próprio surfactante. Além 
disso, a ventilação artificial, que envolve a insuflação 
de ar nos pulmões por meio de pressão positiva 
(ventilação com pressão positiva), é empregada para 
manter os alvéolos abertos. 
 
 
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 (voluntariamente). 
 
O tecido conectivo entre as células epiteliais 
alveolares contém muitas fibras de colágeno e 
de elastina que criam a energia potencial 
elástica quando o tecido pulmonar é estirado. 
 
A proximidade do sangue capilar com o ar 
alveolar é essencial para a rápida troca de 
gases. 
 
Ventilação Pulmonar 
Troca da massa de ar entre a atmosfera e os 
alvéolos. 
 
Ciclo respiratório: Inspiração seguida de 
expiração. 
 
 Volumes Pulmonares 
1. Volume corrente (VC). 
2. Volume de reserva inspiratório (VRI). 
3. Volume de reserva expiratório (VRE). 
4. Volume residual (VR). 
 
Ar movido durante a respiração. 
1. Volume corrente (VC) 
Volume de ar que se move durante uma única 
inspiração ou expiração. Respiração em repouso. 
 
Respiração espontânea (basal) cerca de 500 ml. 
 
“Respire calmamente.” 
 
2. Volume de reserva inspiratório (VRI) 
Volume de ar que ainda pode ser inspirado ao 
final da inspiração do volume corrente normal 
(cerca de 3.000 ml em um homem de 70Kg). Não 
é espontâneo. 
 
“No final de uma inspiração tranquila, você 
deve inspirar o máximo de ar adicional que for 
possivel.” 
 
3. Volume de reserva expiratório (VRE) 
Volume de ar que, por meio de uma expiração 
forçada, ainda pode ser exalado ao final da 
expiração do volume corrente normal (cerca de 
1.100 ml). Tirar o máximo possivel de ar do 
pulmão. 
 
“Pare no final de uma expiração normal e, em 
seguida, expire tanto ar quanto for possivel.” 
 
4. Volume residual (VR) 
Volume de ar que permanece nos pulmões 
mesmo ao final da mais vigorosa das expirações 
(cerca de 1.200 ml). 
 
Nem todo o ar mobilizado na ventilação 
pulmonar será eficaz para a troca gasosa = 
espaço morto. 
 
 Capacidades pulmonares 
Somatório de dois ou mais volumes 
pulmonares. 
 
Capacidade vital: quantidade máxima de ar que 
pode ser voluntariamente movida para dentro 
ou para fora do sistema respiratório a cada 
respiração. 
 
Processo: Inspirar o máximo de volume possivel 
e, em seguida, expirar tudo o mais rápido que 
puder. 
 
Acúmulo de CO2 =  do pH sanguineo 
(acidificação). 
 
Medir o quão rápido o ar deixa as vias aéreas no 
primeiro segundo da expiração, uma medida conhecida 
como VEF 1: Diminui em certas doenças pulmonares, 
como a asma, e com a idade. 
 
 Mecânica da ventilação 
O ar irá fluir para os pulmões por causa de um 
gradiente de pressão criado por uma bomba. 
 
Os músculos da caixa torácica e o diafragma 
funcionam como uma bomba, uma vez que a 
maior parte do tecido pulmonar é um fino 
epitélio de troca. 
 
Quando os músculos se contraem, os pulmões 
se expandem, pois estão presos à parede interna 
do tórax pelo liquido pleural. 
 
Músculos da inspiração: 
Diafragma e intercostais externos. 
 
Músculos da expiração: 
Processo passivo: (sem gastar energia) 
relaxamento do diafragma. 
Músculos abdominais e intercostais internos. 
 
 
Para que o ar possa se mover para dentro dos 
alvéolos, a pressão dentro dos pulmões deve 
ser mais baixa do que a pressão atmosférica. 
 
De acordo com a lei de Boyle, um aumento no 
volume gera uma redução na pressão. 
 volume =  pressão. 
 volume =  pressão. 
À medida que o volume torácico aumenta, a 
pressão diminui, e o ar flui para dentro dos 
pulmões. 
 
Inspiração 
Contração do diafragma e expansão dos 
pulmões: 
 
Tempo 0: breve pausa entre as respirações, a 
pressão alveolar é igual à pressão atmosférica 
(0 mmHg no ponto A1). Quando as pressões são 
iguais, não há fluxo de ar. Momento inicial que 
precede uma inspiração, com pressão negativa 
que puxa o ar para os alvéolos. 
 
Tempo 0 a 2 segundos: inspiração, quando a 
inspiração inicia, os músculos inspiratórios 
contraem, e o volume torácico aumenta. Com o 
aumento do volume, a pressão alveolar diminui 
cerca de 1 mmHg abaixo da pressão atmosférica 
(- 1 mmHg, ponto A2), o ar flui para dentro dos 
alvéolos (ponto C1 a C2). 
 
Toda caixa torácica se expande = A pressão 
dentro dos pulmões se iguala à pressão 
atmosférica (ponto A3) = volume pulmonar está 
no seu valor máximo no ciclo respiratório 
(ponto C2). 
 
 
Expiração 
Relaxamento do diafragma e compressão dos 
pulmões: 
 
Ao final da inspiração, os impulsos dos 
neurônios motores somáticos para os 
músculos inspiratórios cessam, e os músculos 
relaxam. 
 
Tempo 2 a 4 segundos: expiração, quando o 
tamanho do pulmão diminui, a pressão aumenta 
(ponto A4). A pressão alveolar é agora maior do 
que a pressão atmosférica, de modo que o fluxo 
de ar se inverte, e o ar se move para fora dos 
pulmões. 
 
Tempo 4 segundos: No final da expiração, o 
movimento de ar cessa quando a pressão 
alveolar novamente se iguala à pressão 
atmosférica (ponto A5). O volume pulmonar 
atinge o seu valor minimo dentro do ciclo 
respiratório (ponto C3). 
 
O ciclo respiratório terminou e está pronto para 
ser se iniciar novamente com a próxima 
respiração.