Fisiologia da Respiração

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Fisiologia da Respiração 
Prof. Raphael de Souza Pinto 
raphasouzapinto@hotmail.com 
rspinto@usp.br 
Principais funções 
 Transporte de O2 e CO2. 
 Equilíbrio térmico (aumento da ventilação: 
perda de calor e água). 
 Manutenção do pH plasmático (eliminação de 
CO2). 
 Filtração de êmbolos da circulação venosa. 
 Produção, metabolização e modificação de 
moléculas vasoativas. 
 Defesa a agentes agressores. 
 Fonação. 
 
 
Organização morfofuncional 
 Zona de Transporte 
Organização morfofuncional 
 Zona Respiratória 
 
Organização morfofuncional 
 Zona de transição: interposta entre as 
duas primeiras, onde começam as trocas 
gasosas, porém em níveis não significativos. 
Zona de transporte 
 Filtrado, umidificado e aquecido. 
 Remoção de partículas poluentes. 
Zona de Transição 
 Inicia no bronquíolos respiratórios. 
 Apresentam sacos alveolares. 
 Comunicam-se diretamente com os 
alvéolos por canais de Lambert. 
Zona respiratória 
 Constituída por ductos, sacos alveolares e 
alvéolos. 
Alvéolos 
 3 tipos de células: 
◦ Pneumócito tipo I ou células alveolar 
escamosa: Não consegue se regenerar, recobre 
maior parte da superfície alveolar. 
◦ Pneumócito tipo II ou célula alveolar 
granular: muitas organelas (corpúsculos 
lamelares), armazenam e secretam surfactante. Tem 
capacidade de se regenerar e formar o tipo I 
quando for este lesado. 
◦ Macrófagos: Pequena porcentagem, fagocitam 
corpos estranhos, partículas poluentes e bactérias. 
Movimentos respiratórios 
 Inspiração e expiração. 
Músculos respiratórios 
 Músculos esqueléticos estriados: maior 
resistência à fadiga, elevado fluxo 
sanguíneo, maior capacidade oxidativa e 
densidade capilar 
Inspiração: Diafragma 
 Separa cavidade torácica da abdominal. 
 Contração 
 
Inspiração: Músculos intercostais 
interósseos 
 Inspiratório (Músculo intercostal 
externo). 
 Expiratório (Músculo intercostal interno). 
Inspiração: outros músculos. 
 Músculo paraesternais. 
 Esterno triangular. 
 Escalenos 
 
 Músculos Acessórios: 
◦ Esternocleidomastóideo (Exercício físico). 
Expiração 
 Geralmente passiva. Ativos somente quando 
necessitado (Exercício Físico, Níveis Elevados 
de Ventilação, Obstrução moderada a grave e 
fadiga). 
Expiração 
 Músculos Abdominais: Reto-abdominal, 
oblíquos externos e internos e transverso 
do abdômen. 
 Músculo peitoral maior e transverso do 
tórax 
Volume e capacidade pulmonar 
 Ventilação: entrada e saída de gás dos 
pulmões. 
 
 Frequência: de 12 a 18 ciclos por minuto. 
 Volume corrente: quantidade de gás 
mobilizado por ciclo. 
 Ventilação global: volume corrente pela 
frequência. 
Volumes e capacidades pulmonares 
 Eupneia: respiração normal, sem qualquer sensação 
subjetiva de desconforto. 
 Taquipneia: aumento da frequência respiratória. 
 Bradpneia: diminuição da frequência respiratória. 
 Hiperpneia: elevação do volume corrente. 
 Hiperventilação: aumento da ventilação global. 
 Hipoventilação: diminuição da ventilação global. 
 Apneia: parada dos movimentos respiratórios ao 
final da expiração basal. 
 Apneuse: Interrupção dos movimentos respiratórios 
ao final da expiração basal. 
 Dispnéia: Respiração laboriosa, sensação subjetiva 
de dificuldade respiratória. 
Espirógrafo 
Volumes e capacidades pulmonares 
Volumes 
1. Volume Corrente: quantidade de ar inspirada 
ou expirada em cada ciclo. No repouso (350 a 
500 ml). 
2. Volume de Reserva Inspiratório: Volume 
máximo que pode ser inspirado 
voluntariamente após o fim de uma inspiração. 
3. Volume de Reserva Expiratório: Volume 
máximo que pode ser expirado voluntariamente 
a partir do final de uma expiração espontânea. 
4. Volume residual: Volume de gás que 
permanece nos pulmões ao fim da expiração 
máxima. 
Capacidades 
1. Capacidade vital: quantidade de gás 
mobilizada entre uma inspiração e expiração. 
2. Capacidade inspiratória: volume máximo 
inspirado a partir do final de uma expiração 
espontânea. 
3. Capacidade residual funcional: 
quantidade de gás contida nos pulmões no 
final de uma expiração espontânea. 
4. Capacidade pulmonar total: quantidade 
de gás contida no pulmão após uma 
inspiração máxima. 
Mecânica Respiratória: Pleuras 
 É uma membrana serosa de dupla camada que 
envolve e protege cada pulmão. 
Ventilação alveolar, Perfusão e 
Relação Ventilação - Perfusão 
 Espaço morto anatômico 
 Volume de gás contido nas vias aéreas de 
condução e transição (do nariz aos 
bronquíolos). 
Espaço morto fisiológico 
 A soma do espaço morto anatômico com 
outros volumes gasosos pulmonares que 
não participam das trocas gasosas. 
 Fisiológico sempre maior que o anatômico. 
Ventilação Alveolar 
Distribuição da ventilação 
 
Distribuição da Perfusão 
 Dois tipos de circulação: 
◦ Pulmonar (alvéolo capilar) 
◦ Brônquica (não participa da hematose): 
nutrição do pulmão. 
TRANSPORTE DE GASES NO 
ORGANISMO 
 Propriedades físico-químicas dos gases. 
 
◦ Ar ambiente: O2 (21%), CO2 (0,04%) e N2 
(79%). 
◦ Outros gases nobres (Ar, Ne, Kr, Xe, etc.). 
◦ Lei de Dalton (soma das pressões dos gases). 
 Nível do mar (760 mmHg) 
 Teresópolis, RJ (1000m - 674 mmHg) 
 La Paz (4000m – 462 mmHg) 
 Monte Everest (9000m – 231 mmHg) 
Difusão 
 Barreira alveolocapilar: 
◦ Líquido surfactante, epitélio alveolar, 
membrana basal do endotélio e endotélio 
capilar. 
Fatores que afetam a difusão dos 
gases 
 Alterações na área da superfície alveolar, 
nas propriedades físicas da membrana ou 
na oferta dos gases. 
Transporte de gases no sangue: O2. 
 Ligado reversivelmente com a hemoglobina 
ou dissolvido no plasma. 
 
Oxigênio ligado à HbA 
Fatores que modificam o equílibrio 
do O2 com a HbA. 
Hipóxia 
 Condição na qual os tecidos não recebem 
ou não podem utilizar o O2 em 
quantidade suficiente para suas 
necessidades metabólicas. 
 São 4 tipos: 
◦ Hipóxica 
◦ Anêmica 
◦ Estase 
◦ Histotóxica 
Hipóxia 
Hipóxia hipóxica 
 PO2 baixa no gás inspirado. 
 Hipoventilação alveolar global. Depressões 
nos centro respiratório. 
 Doenças pulmonares com comprometimento 
da difusão de gases na barreira alveolar. 
 Contaminação do sangue arterial com o 
venoso. 
 
Hipóxia anêmica 
 Diminuição da capacidade de oxigênio no 
sangue. 
 Causas: 
◦ Diminuição da HbA. 
◦ Anemias. 
Hipóxia de estase 
 SO2, PO2 e concentração de O2 normais, 
porém a perfusão sanguínea nos tecidos 
está comprometida. 
 Causas: 
◦ Cardiopatias, com baixo débito. 
◦ Distúrbios vasculares. 
Hipóxia histotóxica 
 Tecidos comprometidos, incapazes de 
metabolizar o O2. 
 Sangue venoso com SO2, PO2 e concentração 
de O2 aumentados 
 
 Causa: envenenamento por cianeto. 
Cianose 
 Coloração azulada de pele e mucosas, 
gerada pelo aumento da quantidade de 
hemoglobina reduzida (desoxigenada). 
 
 
Dióxido de carbono 
 Transportado no sangue como: 
1. CO2 dissolvido. 
2. Íons bicarbonato (HCO3
-). 
3. Carbaminohemoglobina. 
4. Pequenas quantidades de ácido carbônico. 
5. Íons carbonato (CO3
2-). 
Curva de dissociação do CO2 
Conteúdos totais de O2 e CO2 
Controle da ventilação 
 Ventilação pulmonar necessita sofre ajustes 
constantes para manter a oxigenação e a 
retirada de CO2 dos tecidos. Centro Respiratório: Tronco encefálico. 
 
 Gera o ritmo respiratório, que é modificado 
por uma série de reflexos originados e m 
receptores periféricos e centrais. 
Receptores 
 Quimiorreceptores. 
 Receptores de estiramento pulmonar 
(receptores de adaptação lenta). 
 Receptores de irritação (receptores de 
adaptação rápida). 
 Fibras C. 
 Outros receptores: 
◦ Receptores do nariz e vias aéreas superiores. 
◦ Receptores articulares. 
◦ Sistema Gama. 
◦ Nociceptores. 
Quimiorreceptores 
 Percepção dos níveis de H+, CO2 e O2. 
 Periféricos ou centrais. 
 
 Quimiorreceptores periféricos: 
◦ Carotídeos e aórticos Centro respiratório 
◦ Carotídeos: nervos glossofaríngeos (IX par 
craniano). 
◦ Aórticos: nervos vagos (X par craniano). 
1. Quando a PO2 arterial cai, há o aumento 
da ventilação em resposta à hipóxia. 
2. A hipóxia provoca a queda dos níveis de 
ATP, acarretando a liberação de 
neurotransmissores capazes de 
modificar os padrões ventilatórios. 
3. Elevação de CO2 estimula a ventilação. 
4. A queda do pH eleva a ventilação. 
 
Resumindo 
Receptores de estiramento 
pulmonar (adaptação lenta). 
 São terminações nervosas na musculatura 
lisa desde a traqueia até os bronquíolos. 
 Informam ao Centro Respiratório o grau 
de insuflação pulmonar. 
 Ajudaria na determinação do término da 
inspiração. 
Receptores de irritação (adaptação 
rápida) 
 São terminações nervosas mielinizados. 
 São receptores subepiteliais (traqueia até 
bronquíolos). 
 Detectam pequenas partículas e corpos 
estranhos, gases e vapores irritantes, além da 
histamina. 
 Produzem tosse, taquipnéia e broncoconstrição 
reflexa. 
 Impulsos aferentes no centro respiratório: 
reduz o período expiratório e uma atuação 
inspiratória. 
 
Outros receptores 
 Receptores do nariz e vias aéreas 
superiores: repostas mecânicas e químicas, 
extensão dos receptores de irritação. 
 Receptores articulares: a movimentação 
articular estimula a ventilação, via mecanismos 
dependentes de núcleos hipotalâmicos. 
 Sistema Gama: Controlar reflexamente a 
força de contração. 
 Nociceptores: A dor provocada subitamente 
acarreta apneia seguida de hiperventilação. 
Áreas encefálicas 
a. SNC necessita produzir um ritmo que gere 
periodicamente a expansão e a retração do sistema 
respiratório. 
b. Este ritmo precisa ser traduzido em um padrão de 
atividade exatamente coordenado para as várias 
populações de motoneurônios que inervam os músculos 
respiratórios. 
c. SNC necessita adaptar e ajustar este padrão de modo que 
seja mantida uma adequada ventilação alveolar e a 
homeostase dos gases e equilibrio ácido-base. 
d. SNC precisa integrar os movimentos respiratórios com 
outras atividades corporais, tais como fala, mudanças 
posturais, locomoção, mastigação e deglutição. 
Centro respiratório 
 Ritmo controlados por neurônios da 
ponte e bulbo. (Região ventral). 
 
 Padrão respiratório formado por 3 fases: 
1. Inspiração. 
2. Pós-inspiração. 
3. Expiração. 
Centro pneumotáxico 
• Controla o ponto de desligamento da rampa respiratória 
• Controla a duração da fase ou do ciclo respiratório 
• Quando mais curto for o ciclo, maior será a frequência dele 
Controla 
frequência 
respiratória 
Grupamento Respiratório Ventral 
• Respiração normal praticamente inativos 
• Quando o impulso respiratório aumenta, eles são ativados. 
• Participam tanto da inspiração como da expiração 
• Sinais expiratório para os músculos abdominais 
• Serve como reforço para o GRD, principalmente no exercício físico 
GRD 
 Neurônios inspiratórios. 
◦ Ia: inibidas 
◦ Ib: estimuladas 
 
 Localizdas no NTS (núcleo do trato 
solitário). 
 Conexões com 4 subnúcleos (ventral, 
ventrolateral, intersticial e intermediário). 
Grupos respiratórios bulbares 
 O bulbo, responsável pelo ritmo respiratório. 
GRD (grupo respiratório dorsal) 
GRV (grupo respiratório ventral) 
Centro Superiores 
 Córtex cerebral: controle voluntário ou 
comportamental da ventilação. 
 
 Medula: nervos descendentes do GRD, 
GRV e do cortéx até sinaps com 
músculos envolvidos na respiração. 
Controle Neural do músculo liso 
nas vias respiratórias. 
Regulação do equilíbrio ácido-base