VENTILAÇÃO PULMONAR - Capítulo 38 - Guyton

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Capítulo 38 | VENTILAÇÃO PULMONAR | Guyton 
Yala Figueiredo | Medicina UNIFENAS XXXIV 
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 As principais funções da respiração são prover oxigênio aos tecidos e remover o dióxido de carbono. 
Para isso, ela se divide em: 
a) Ventilação pulmonar: influxo e o efluxo de ar entre a atmosfera e os alvéolos pulmonares; 
b) Difusão de O2 e CO2 entre os alvéolos e o sangue; 
c) Transporte de O2 e CO2 no sangue e nos líquidos corporais (e suas trocas com as células de todos os 
tecidos do corpo); 
d) Regulação da ventilação. 
 
MECÂNICA DA VENTILAÇÃO PULMONAR 
 
1. MUSCULOS QUE PRODUZEM A EXPANSÃO E A CONTRAÇÃO PULMONARES 
 Os pulmões podem ser contraídos e expandidos por duas maneiras: 
 
1.1 Movimentos de subida e descida do diafragma para aumentar ou diminuir a cavidade torácica 
A respiração tranquila e normal é realizada quase inteiramente pelos movimentos do diafragma. Durante 
a inspiração, a contração diafragmática puxa as superfícies inferiores dos pulmões para baixo. Já na expiração, o 
diafragma simplesmente relaxa, e a retração elástica dos pulmões, da parede torácica e das estruturas 
abdominais comprime os pulmões e expele o ar. Durante a respiração vigorosa, no entanto, as forças elásticas 
não são poderosas o suficiente para produzir a rápida expiração necessária; assim, força extra é obtida, 
principalmente pela contração da musculatura abdominal, que empurra o conteúdo abdominal para cima, contra 
a parte inferior do diafragma, comprimindo os pulmões. 
 
1.2 Elevação e depressão das costelas para elevar e reduzir o diâmetro anteroposterior da cavidade torácica 
 Ao se elevar a caixa torácica, ocorre expansão dos pulmões porque, na posição de repouso natural, as 
costelas se inclinam para baixo, possibilitando que o esterno recue em direção à coluna vertebral. No entanto, as 
costelas se projetam quase diretamente para frente, fazendo com que o esterno também se mova anteriormente 
para longe da coluna, aumentando o diâmetro anteroposterior do tórax por cerca de 20% durante a inspiração 
máxima, em comparação à expiração. Os músculos mais importantes que elevam a caixa torácica são os 
intercostais externos, auxiliados pelos músculos esternocleidomastóideos, serráteis anteriores e escalenos. Já os 
que puxam a caixa torácica para baixo, durante a expiração, são o reto abdominal e os intercostais internos. 
 
2. PRESSÕES QUE CAUSAM O MOVIMENTO DO AR PARA DENTRO E PARA FORA DOS PULMÕES 
 Pulmões são estruturas elásticas que colapsam e expelem todo o ar pela traqueia, toda vez que não existe 
força para mantê-lo inflado. Não possuem conexões entre eles e a parede da caixa torácica (a não ser no hilo no 
mediastino). Assim, o pulmão “flutua” na cavidade torácica, cercado por fina camada de liquido pleural que 
lubrifica o movimento dos pulmões dentro da cavidade. Além disso, a sucção contínua do excesso de liquido para 
os canais linfáticos mantem leve tração entre a superfície visceral da pleura pulmonar e a superfície parietal da 
pleura da cavidade torácica. Portanto, os pulmões são presos à parede torácica, como se estivessem colados; no 
entanto, eles estão bem lubrificados e podem deslizar livremente quando o tórax se expande e contrai. 
 
2.1 Pressão pleural e suas variações durante a respiração 
 Pressão pleural: pressão do liquido no estreito espaço entre a pleura visceral e a pleura parietal, 
consistindo numa sucção ligeira, significando uma discreta pressão negativa. No inicio da inspiração, ela 
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corresponde à -5 cm de água (quantidade necessária para manter os pulmões abertos no seu nível de repouso). 
Durante a inspiração normal, a expansão da caixa torácica traciona os pulmões para diante com força maior e cria 
mais pressão negativa, chegando a -7,5 cm de água; paralelamente, o volume pulmonar aumenta em 0,5 litro. Já 
na expiração, esses eventos são revertidos. 
 
2.3 Pressão alveolar: pressão do ar no interior dos alvéolos pulmonares 
 Quando a glote está aberta e não existe fluxo de ar para dentro ou para fora dos pulmões, as pressões em 
todas as partes da arvore respiratória, ate os alvéolos, são iguais à pressão atmosférica, que é considerada a 
pressão de referência zero nas vias aéreas (0 cm de pressão de água). Para causar o influxo de ar para os alvéolos, 
durante a inspiração a pressão nos alvéolos deve cair pra valor ligeiramente abaixo da pressão atmosférica. 
Assim, durante a inspiração, a pressão alveolar diminui para -1 cm de água que é o suficiente para puxar 0,5 litro 
de ar nos 2 segundos necessários para uma inspiração normal e tranquila. Já na expiração, a pressão alveolar sobe 
para cerca de +1 cm de água e força a saída de 0,5 cm de ar inspirado durante os 2 a 3 segundos de expiração. 
 
2.4 Pressão transpulmonar: diferença entre as pressões alveolar e pleural 
 O resultado é a medida das forças elásticas nos pulmões que tendem a colapsá-los a cada instante da 
respiração (pressão de retração). 
 
a) Complacência pulmonar 
 Define-se como o grau de extensão dos pulmões por cada unidade de aumento da pressão 
transpulmonar (se tempo suficiente para atingir equilíbrio). Em média, em um adulto normal, é de 200 ml de ar 
por centrimetro de pressão de agua transpulmonar. Ou seja, sempre que a pressão transpulmonar aumentar 1 
cm de água, o volume pulmonar, após 10 a 20 segundos, se expandirá 200 ml. 
 Lembrar que uma alteração na pressão pleural modifica a pressão transpulmonar. 
 Também são importantes para a complacência pulmonar as forças elásticas dos pulmões, que se divide 
em: 
 Força elástica do tecido pulmonar propriamente dito: determinadas pelas fibras de elastina e de 
colágeno, entrelaçadas no parênquima pulmonar. Encontram-se no estado elasticamente contraído e 
dobrado nos pulmões vazios. Assim, quando o pulmão se expande, as fibras são estiradas e dobradas 
(alongando-se exercendo força elástica até mesmo maior). Representa 1/3 da elasticidade total 
pulmonar. 
 Forças elásticas causadas pela tensão superficial1 do liquido que reveste as paredes internas dos 
alvéolos e outros espaços aéreos pulmonares: interface entre o liquido alveolar e o ar no interior do 
alvéolo, representam 2/3 da elasticidade total pulmonar. Aumentam drasticamente quando o surfactante 
não está no liquido alveolar. 
 
b) Surfactante, tensão superficial e colapso alveolar 
Os princípios da tensão superficial da água na superfície interna dos alvéolos, em resumo, é de causar 
força contrátil elástica de todo o pulmão, também referida como força elástica da tensão superficial1. 
O surfactante, importante para a redução do esforço adquirido pelos músculos respiratórios para 
expandir o pulmão, é um agente ativo da superfície da água, ou seja, ele reduz bastante a tensão superficial da 
água. É secretado por células epiteliais alveolares tipo II e se constitui de uma mistura complexa de vários 
fosfolipídios, proteínas e íons, sendo os mais importantes a dipalmitoilfostatidilcolina (DPPC), as apoproteínas 
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surfactantes e os ions cálcio. A DPPC e vários fosfolipídios menos importantes são responsáveis pela diminuição 
da tensão superficial porque não se dissolvem uniformemente no liquido que recobre a superfície alveolar (parte 
se dissolve e o restante se espalha sobre a superfície de agua no alvéolo, que contem 1/12 e ½ da tensão 
superficial da superfície de agua pura). 
 
 
3. EFEITO DA CAIXA TORÁCICA NA EXPANSIBILIDADE PULMONAR 
 Mesmo se os pulmões não estivessem presentes no tórax, esforço muscular seria necessário para 
expandir a caixa torácica. 
 
3.1 Complacênciastorácica e pulmonar combinadas 
A complacência de todo o sistema pulmonar é medida durante a expansão dos pulmões de uma pessoa 
totalmente relaxada ou paralisada. Para isso, o ar é forçado para o interior dos pulmões durante um curto 
intervalo de tempo, enquanto se registram as pressões e volumes pulmonares. Quase o dobro desta pressão é 
requerido para insuflar os mesmos pulmões após sua remoção da caixa torácica. Portanto, a complacência do 
sistema combinado pulmão-tórax é quase metade da do pulmão isolado. 
Além disso, quando os pulmões estão expandidos ate grandes volumes ou comprimidos ate pequenos 
volumes, as limitações do tórax se tornam extremas. Quando próxima desses limites, a complacência do sistema 
pulmão-tórax pode ser menos de 1/5 que a dos pulmões isolados. 
PRESSÃO EM ALVÉOLOS OCLUÍDOS CAUSADA PELA TENSÃO SUPERFICIAL: se as vias aéreas que levam aos 
alvéolos pulmonares estiverem bloqueadas, a tensão superficial no alvéolo tende a colapsá-lo, criando uma 
pressão alveolar positiva alveolar positiva ao tentar empurrar o ar para fora. A quantidade de pressão gerada 
no alvéolo poderá ser calculada através do dobro da tensão superficial dividido pelo raio dos alvéolos. Com o 
revestimento sem surfactante, a pressão calculada é, em média, 4,5 maior. 
 Ainda, diante dessa fórmula, pode-se observar que quanto menor o alvéolo, maior a pressão alveolar 
ocasionada pela tensão superficial. É importante lembrar-se disso em pacientes RN prematuros e a síndrome 
da angustia respiratória do recém-nascido. 
O “TRABALHO” DA RESPIRAÇÃO: se todas as contrações dos músculos respiratórios ocorrem durante a 
inspiração, sob condições de repouso, os músculos respiratórios normalmente realizam “trabalho” para 
produzir a inspiração, mas não a expiração. Esse trabalho pode ser dividido em: 
1. Trabalho de complacência: necessário pra expandir os pulmões contra as forças elásticas do pulmão e do 
tórax; 
2. Trabalho de resistência tecidual: necessário para ultrapassar a viscosidade pulmonar e das estruturas da 
parede toráxica; 
3. Trabalho de resistência das vias aéreas: necessário para ultrapassar a resistência aérea (movimento de ar 
para dentro dos pulmões). 
Durante uma respiração normal e tranquila, apenas 3% a 5% da energia consumida pelo corpo são 
requeridas pela ventilação pulmonar. Porém, durante um exercício pesado, a quantidade de energia 
requerida pode aumentar 50 vezes, especialmente se a pessoa tiver um grau de incremento da resistência das 
vias aéreas ou complacência pulmonar diminuída. 
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VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES 
 
1. REGISTRO DAS MUDANÇAS NO VOLUME PULMONAR – ESPIROMETRIA 
 
 
Figura 1 - Espirômetro 
2. VOLUMES PULMONARES 
O significado de cada volume ilustrado no diagrama ao 
lado é: 
a) Corrente: volume de ar inspirado ou expirado em cada 
respiração normal (cerca de 500 ml2); 
b) De reserva inspiratório: volume extra de ar que pode ser 
inspirado, além do volume de corrente normal, quando a 
pessoa inspira com força total (cerca de 3000 ml3); 
c) De reserva expiratório: o máximo de volume extra de ar que 
pode ser expirado na expiração forçada, após o final de 
expiração corrente normal (1100 ml4); 
d) Residual: volume de ar que fica nos pulmões após expiração 
mais forçada (1200 ml5). 
 
2,3,4,5 com base em um homem adulto médio. 
 
3. CAPACIDADES PULMONARES 
 É a combinação de dois ou mais volumes combinados. 
 
a) Capacidade inspiratória: volume corrente + volume de reserva inspiratório. É a quantidade de ar que a 
pessoa pode respirar, começando a partir do nível expiratório normal e distendendo os pulmões até seu 
máximo. 
b) Capacidade residual funcional: volume de reserva expiratório + volume residual. Quantidade de ar que 
permanece nos pulmões ao final de expiração normal. 
c) Capacidade vital: volume de reserva inspiratório + volume corrente + volume de reserva expiratório. 
Quantidade máxima de ar que a pessoa pode expelir dos pulmões após primeiro enche-los à sua extensão 
máxima e, depois, expirar sua extensão máxima. 
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d) Capacidade pulmonar total: capacidade vital + volume residual. É o volume máximo que os pulmões 
podem ser expandidos com o maior esforço. 
 
4. ABREVIAÇÕES E SIMBOLOS USADOS NO ESTUDO DE FUNÇÃO PULMONAR 
 
5. DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE RESIDUAL FUNCIONAL, VOLUME RESIDUAL E CAPACIDADE PULMONAR 
TOTAL – METODO DE DILUIÇÃO DO HÉLIO 
A capacidade residual funcional é importante para a função pulmonar porque elA pode variar em alguns 
tipos de doenças pulmonares. No entanto, o espirômetro não pode ser usado de modo direto para avaliar a CRF 
pois o ar no volume residual não pode ser expirado para o interior do aparelho. Então, ele é usado de modo 
indireto, geralmente por método da diluição do hélio. 
 
6. O VOLUME RESPIRATÓRIO-MINUTO É IGUAL À FREQUENCIA RESPIRATÓRIA VEZES O VOLUME CORRENTE 
 A ventilação-minuto é a quantidade total de novo ar levado para o interior das vias aéreas a cada minuto 
e é igual ao volume corrente multiplicado pela frequência respiratória por minuto (valor quantitativo: em média 6 
litros por minuto). 
 
VENTILAÇÃO ALVEOLAR 
 
 A ventilação pulmonar é importante para renovar continuamente o ar nas áreas de trocas gasosas dos 
pulmões, onde o ar está próximo à circulação sanguínea pulmonar. Essas áreas incluem os alvéolos, sacos 
alveolares, ductos alveolares e bronquíolos respiratórios. A velocidade/intensidade com que o ar novo alcança 
essas áreas é chamada ventilação alveolar. Ainda, é um dos principais fatores determinantes das concentrações 
de O2 e CO2 nos alvéolos. 
 
1. “ESPAÇO MORTO” E SEU EFEITO NA VENTILAÇÃO ALVEOLAR 
 Parte do ar que respiramos nunca alcança as áreas de trocas gasosas por simplesmente preencher as vias 
respiratórias onde essas trocas nunca ocorrem, tais como nariz, a faringe e a traqueia. Esse ar é chamado de ar do 
espaço morto, por não ser útil para as trocas gasosas. 
 O ar do espaço morto é expirado primeiro, antes de qualquer ar dos alvéolos alcançar a atmosfera. 
Portanto, o espaço morto é muito desvantajoso para remover os gases expiratórios dos pulmões. 
 O volume normal, no adulto, é cerca de 150 ml, aumentando pouco com a idade. 
 Espaço morto anatômico é a medida do volume de todos os espaços, excetuando-se os alvéolos e outras 
áreas de trocas gasosas intimamente relacionadas. 
 Espaço morto fisiológico é quando se inclui um alvéolo não-funcionante ou parcialmente funcionante por 
causa da ausência ou redução do fluxo sanguíneo pelos capilares pulmonares adjacentes. 
 
2. INTENSIDADE DA VENTILAÇÃO ALVEOLAR 
A página 502 da 13ª edição do Guyton possui um resumo sobre as abreviações e símbolos usados nos estudos 
de função pulmonar. Recomendo a leitura. 
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 Ventilação alveolar por minuto é o volume total de novo ar que entra nos alvéolos e áreas adjacentes de 
trocas gasosas a cada minuto. É igual à frequência respiratória vezes a quantidade de ar novo que entra nessas 
áreas a cada respiração. 
Va = f x (Vc – Vm) 
 
Va = volume da ventilação alveolar por minuto 
f = frequência da respiração por minuto 
Vc = volume corrente 
Vm = volume de espaço morto fisiológico 
 
FUNÇÕES DAS VIAS RESPIRATÓRIAS 
 
1. CONTROLE NEURAL E LOCAL DA MUSCULATURA BRONQUIOLAR – DILATAÇÃO SIMPÁTICA DOS 
BRONQUÍOLOS 
 Poucas fibras simpáticas penetram a porção central do pulmão. Porém, a árvore brônquica é muito mais 
exposta à NOR/ADR, liberadasna corrente sanguínea pela estimulação simpática da medula da glândula adrenal. 
Ambos, especialmente a adrenalina por causar maior estimulação dos neurônios betadrenérgicos, causam 
dilatação da árvore brônquica. 
 
2. CONSTRIÇÃO PARASSIMPATICA DOS BRONQUÍOLOS 
 Poucas fibras parassimpáticas penetram o parênquima pulmonar que, quando ativados, provocam 
constrição leve a moderada nos bronquíolos. Numa doença como a asma, que por si só já provoca constrição 
bronquiolar, a estimulação parassimpática piora essa condição. Administração de fármacos que bloqueiam os 
efeitos da ACh, com a atropina, relaxam as vias aéreas o suficiente para melhorar a obstrução. 
 Os nervos parassimpáticos também podem ser ativados por reflexos originados nos pulmões, como uma 
irritação da membrana epitelial das próprias vias aéreas provocada por gases nocivos, poeira, fumaça de cigarro 
ou infecção brônquica. Ainda, pode ocorrer constrição brônquica quando microêmbolos ocluem algumas artérias 
pulmonares. 
 
3. FATORES SECRETORES LOCAIS PODEM CAUSAR CONSTRIÇÃO BRONQUIOLAR 
 Substâncias formadas nos próprios pulmões, como a histamina e a substancia de reação lenta da 
anafilaxia, podem causar constrição dos bronquíolos. Ambas são liberadas pelos mastócitos dos tecidos 
pulmonares durante reações alérgicas ou presença de substâncias irritantes, podendo obstruir vias aéreas. 
 
As páginas 504, 505, 506 e 507 da 13ª edição do Guyton possuem uma série de funções anatômicas das vias 
respiratórias. Recomendo a leitura. Aqui, colocarei apenas o que considero importante para Fisiologia.