Aula 12 Sistema Respiratório(1)

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Sistema	
  Respiratório	
  
	
  
Obje1vos	
  da	
  respiração:	
  
	
  
•  Prover	
  oxigênio	
  aos	
  tecidos	
  
•  Remover	
  o	
  dióxido	
  de	
  carbono	
  
Ven6lação	
  
pulmonar	
  
Difusão	
  de	
  
gases	
  entre	
  
alvéolos	
  e	
  o	
  
sangue	
  
Transporte	
  
dos	
  gases	
  no	
  
sangue	
  e	
  
trocas	
  
celulares	
  
Regulação	
  e	
  
controle	
  da	
  
respiração	
  
Anatomia	
  do	
  Sistema	
  Respiratório	
  	
  
Trato	
  Respiratório	
  
Superior	
  
Trato	
  Respiratório	
  
Inferior	
  
Cavidade	
  Nasal	
  
1. 	
  Aquecer	
  
2. 	
  Umidificar	
  
3. 	
  Filtrar	
  
v 	
  Funções	
  respiratórias:	
  	
  
Função	
  de	
  condicionamento	
  
do	
  ar	
  das	
  vias	
  respiratórias	
  
superiores	
  
Filtração	
  de	
  parAculas	
  
Pêlos	
  	
  
Secreção	
  de	
  muco	
  	
  
	
  Movimentação	
  dos	
  cílios	
  
	
  Precipitação	
  turbulenta	
  –	
  6µm	
  
ParQculas	
  de	
  cigarro	
  	
  
0,3µm	
  
Precipitação	
  alveolar	
  
Qual	
  a	
  função	
  do	
  
Sistema	
  Respiratório?	
  	
  
Promover	
  a	
  troca	
  gasosa,	
  
fornecendo	
  oxigênio	
  para	
  o	
  tecido	
  
e	
  removendo	
  o	
  gás	
  carbônico	
  
resultante	
  do	
  metabolismo	
  celular.	
  
Funções	
  do	
  Sistema	
  Respiratório	
  	
  
Pulmões	
  	
  
§ 	
  Manter	
  o	
  pH	
  plasmá6co;	
  
§ 	
  Equilíbrio	
  térmico;	
  
§ 	
  Fonação;	
  
§ 	
  Filtração	
  –	
  Circulação;	
  
§ 	
  Defesa	
  contra	
  agentes	
  infecciosos;	
  
§ 	
  Produção	
  e	
  metabolização	
  de	
  substâncias	
  vasoa6vas;	
  
Funções	
  do	
  Sistema	
  Respiratório	
  	
  
Pulmões	
  	
  
§ 	
  Super\cie	
  pulmonar:	
  70	
  a	
  100m2;	
  
§ 	
  Maior	
  área	
  de	
  contato	
  do	
  organismo	
  com	
  o	
  meio;	
  
§ 	
  480	
  milhões	
  de	
  alvéolos	
  pulmonares;	
  
§ 	
  Peso:	
  900	
  a	
  1000	
  gramas;	
  
§ 	
  40	
  a	
  50%	
  cons6tuído	
  de	
  sangue;	
  
§ 	
  Expiração:	
  2,5L;	
  
§ 	
  Inspiração	
  máxima:	
  6L;	
  
Unidade	
  Alvéolo	
  -­‐	
  Capilar	
  
Principal	
  sí6o	
  de	
  trocas	
  gasosas	
  
Propriedades	
  Jsico-­‐químicas	
  dos	
  gases	
  
Ar	
  ambiente:	
  	
  
• 	
  O2	
  –	
  20,93%	
  
• 	
  CO2	
  –	
  0,04%	
  
• 	
  N2:	
  79,03%	
  
• 	
  Vapor	
  de	
  água	
  	
  
Pressão	
  Parcial	
  	
  
LEI	
  DE	
  DALTON	
  
Patm	
  =	
  PO2	
  +	
  PCO2	
  +	
  PN2	
  =	
  760mmHg	
  
Pressão	
  Parcial	
  e	
  Al1tude	
  
760	
  mmHg	
   462	
  mmHg	
   231	
  mmHg	
  
Pressão	
  de	
  oxigênio	
  e	
  gás	
  carbônico	
  
Ar	
  alveolar	
  
	
  
O2	
  
	
  
CO2	
  
	
  
Vapor	
  de	
  água	
  
Propriedades	
  \sico-­‐químicas	
  dos	
  gases	
  
Lei	
  de	
  Henry	
  
A	
  quan6dade	
  de	
  gás	
  dissolvido	
  em	
  um	
  líquido,	
  a	
  uma	
  
dada	
  temperatura,	
  é	
  igual	
  ao	
  produto	
  da	
  pressão	
  
parcial	
  desse	
  gás	
  por	
  um	
  coeficiente	
  de	
  solubilidade.	
  	
  
Difusão	
  
Alta	
  pressão	
   Baixa	
  pressão	
  
Difusão	
  pelos	
  tecidos	
  
	
  Lei	
  de	
  Fick	
  
Velocidade	
  de	
  difusão	
  
	
  
área	
  do	
  tecido	
  
gradiente	
  de	
  pressão	
  parcial	
  
espessura	
  do	
  tecido	
  
Difusão	
  dos	
  gases	
  no	
  pulmão	
  
§ 	
  Área	
  pulmonar	
  :	
  75	
  a	
  100	
  m2	
  
§ 	
  Espessura:	
  0,5µm	
  
§ 	
  Velocidade	
  de	
  transferência:	
  (constante	
  de	
  difusão)	
  à	
  
	
   	
   	
   	
   	
  	
  	
  	
  	
  Solubilidade	
  x	
  Peso	
  
§ Exemplo:	
   CO2	
   se	
   difunde	
   cerca	
   de	
   20	
   vezes	
   mais	
  
rapidamente	
  do	
  que	
  o	
  O2	
  pelos	
  tecidos,	
  devido	
  à	
  enorme	
  
solubilidade	
  nos	
  tecidos	
  orgânicos.	
  	
  
Favorável	
  à	
  difusão	
  
Difusão	
  
-­‐ Barreira	
  Alvéolo-­‐Capilar;	
  
-­‐ 	
  Tempo	
  de	
  permanência:	
  
0,75s	
  
-­‐ 	
  Modificações	
  	
  da	
  
hemácia:	
  aumento	
  ou	
  
redução	
  na	
  difusão;	
  
Fatores	
  que	
  afetam	
  a	
  difusão	
  
§ 	
  Alteração	
  na	
  área	
  de	
  super\cie	
  alveolar;	
  
§ 	
  Propriedades	
  \sicas	
  das	
  membranas;	
  
§ 	
  Oferta	
  de	
  gases;	
  
• Aumento	
  da	
  difusão	
  
•  	
  Alvéolos	
  ven6lados	
  e	
  
perfundidos	
  
Papel	
  do	
  fluxo	
  sanguíneo	
  pulmonar	
  nas	
  trocas	
  
gasosas	
  
Ø 	
  Condições	
  para	
  trocas	
  gasosas	
  adequadas:	
  	
  
§ 	
  Ven6lação	
  Alveolar	
  
§ 	
  Difusão	
  dos	
  Gases	
  (Condições	
  morfológicas	
  adequadas)	
  
§ 	
  Fluxo	
  de	
  Sangue	
  (Perfusão)	
  
Mecânica da Ventilação Pulmonar 
•  Fatores de contração e expansão pulmonar: 
1.  Movimentos de subida e descida do diafragma para 
aumentar ou diminuir a cavidade torácica; 
2.  Elevação e depressão das costelas para aumentar e 
diminuir o diâmetro ântero-posterior da cavidade torácica. 
Mecânica da Ventilação Pulmonar 
Músculos respiratórios 
Músculos da inspiração: elevam a caixa torácica.	
  
Músculos da expiração: comprimem a caixa torácica.	
  
Músculos da inspiração 
•  Intercostais externos 
•  Esternocleidomastóideos - esterno 
•  Serráteis anteriores – costelas 
•  Escalenos – duas primeiras costelas 
Músculos da expiração 
•  Reto abdominal (conjunto com mm. abdominais) 
•  Intercostais internos 
Movimento do ar para dentro e fora 
dos pulmões 
•  Estrutura elástica; 
•  Flutuação na cavidade torácica; 
•  Líquido pleural: movimento pulmonar; 
•  Deslizamento: expansão e contração; 
Complacência pulmonar 
•  Capacidade de se expandir 
Curvas de complacência 
inspiratória e expiratória 
1. Força elástica do tecido pulmonar 
•  Determinadas pelas fibras de elastina e colágeno 
Pulmão vazio 
Fibras contraídas 
e dobradas 
Pulmão expandido 
Fibras esticadas e 
desdobradas 
2. Força elástica causada pela tensão 
superficial 
Efeito físico que ocorre na camada superficial de um líquido 
que leva a sua superfície a se comportar como uma membrana 
elástica. 
Princípios da tensão superficial 
•  Forte atração das moléculas de água (interface água-ar). 
•  Firme membrana contrátil constituídas de moléculas de 
água ao redor de toda superfície da gota. 
Brônquios e Bronquíolos 
Força elástica de tensão 
superficial 
Surfactante: células 
epiteliais alveolares 
tipo II 
Síndrome da angústia respiratória do 
recém-nascido 
•  Surfactante: Diminui a tensão superficial na interface ar-
líquido e mantém a estabilidade alveolar, impedindo seu 
colapso. 
•  Produção insuficiente ou inativação 
do surfactante pulmonar; 
•  Má adaptação da vida extra-uterina; 
•  Colabamento alveolar; 
•  Diminuição da complacência 
pulmonar; 
Efeito da Caixa Torácica na Expansibilidade do 
Pulmão 
•  Complacência torácica; 
•  Características elásticas e viscosas; 
•  Esforço muscular: expansão da caixa torácica; 
“Para inflar o sistema pulmonar é preciso quase duas 
vezes a mesma quantidade de pressão necessária para 
inflar os mesmos pulmões após a remoção da caixa 
torácica” 
Volumes pulmonares 
•  Volume corrente: volume de ar inspirado ou expirado em 
cada respiração normal (500 mililitros). 
•  Volumeresidual: volume de ar que fica nos pulmões após a 
expiração mais forçada (1200 mililitros). 
•  Volume de reserva inspiratório: volume extra de ar que pode 
ser inspirado acima do volume corrente normal quando uma 
pessoa inspira com força total (3000 mililitros). 
 
•  Volume de reserva expiratório: máximo volume extra de ar 
que pode ser expirado numa expiração forçada (1100 
mililitros). 
Capacidades pulmonares 
•  Capacidade inspiratória: é igual ao volume corrente mais o 
volume de reserva inspiratório (3500 mililitros). 
•  Capacidade residual funcional: é igual ao volume de reserva 
expiratório mais o volume residual (2300 mililitros). 
•  Capacidade vital: é igual ao volume de reserva inspiratório 
mais o volume corrente mais o volume de reserva 
expiratório (4600 mililitros). 
 
•  Capacidade pulmonar: é igual à capacidade vital mais o 
volume residual (5800 mililitros). 
As	
  capacidades	
  pulmonares	
  são	
  a	
  combinação	
  de	
  vários	
  
volumes	
  pulmonares	
  
Transporte de 
Gases 
Difusão do oxigênio e do gás carbônico 
"  Diferença 
de pressão 
parcial 
Os	
  gases	
  se	
  difundem	
  de	
  áreas	
  de	
  pressão	
  parcial	
  
mais	
  elevada	
  para	
  áreas	
  de	
  pressão	
  parcial	
  mais	
  baixa	
  
Fatores que determinam a intensidade 
da difusão 
"   Diferença de pressão parcial; 
"   Área da membrana respiratória; 
"   Espessura da membrana; 
"   Solubilidade do gás na membrana respiratória: 
pressão parcial; 
Hemoglobina 
"   Molécula com peso molecular 68kDa 
"   Grupamento heme (Fe2+ + porfirina) 
"   Globina: cadeia α e β 
"   Ligação a quatro moléculas de oxigênio 
"   Complexo vermelho = O2, Fe2+ e porfirina 
Hemoglobina: ligação com o oxigênio 
"   Átomo de ferro no estado ferroso: Fe2+ 
"   Fe2+ à Fe3+ à metemoglobina (metHb) 
"   Espontaneamente ou nitritos/sulfonamidas 
Incapaz de ligar-se ao oxigênio 
"   Enzima metemoglobina redutase: MetHb à Hb 
Deficiência genética da enzima: hipóxia do tecido 
Transporte de oxigênio pela hemoglobina 
"   Estrutura quartenária determina sua afinidade pelo 
oxigênio; 
 
"   Aproximação e afastamento das cadeias β 
 
"   Alteração na posição do grupo heme 
- Relaxado: favorável 
- Tenso: desfavorável 
Transporte de oxigênio pela hemoglobina 
"   A fração de hemoglobina na forma de oxi-
hemoglobina é expressa como a porcentagem de 
saturação de hemoglobina: 
Porcentagem de saturação = Quantidade de oxigênio 
ligada à Hb x 100 / Quantidade máxima possível de ligação 
do oxigênio à Hb 
"   Ex.: 50% na forma de oxi-hemoglobina 
Metade da hemoglobina disponível no sangue 
está realmente transportando oxigênio, o 
restante permanece “desoxigenado”. 
Transporte de oxigênio pela hemoglobina 
"   A hemoglobina aumenta a capacidade do sangue em 
carrear oxigênio: 65 a 70 vezes 
"   Capilares dos tecidos: dissociação da hemoglobina e 
difusão para as células 
"   Homem: 15 a 16g – 100mL 
"   Mulher: 14g – 100mL 
Menor capacidade aeróbica 
das mulheres 
A	
  maior	
  parte	
  do	
  O2	
  é	
  
transportada	
  pela	
  
hemoglobina	
  como	
  oxi-­‐
hemoglobina	
  (Hb-­‐O2)	
  nos	
  
eritrócitos;	
  a	
  maior	
  parte	
  
do	
  CO2	
  é	
  transportada	
  no	
  
plasma	
  sanguíneo	
  como	
  
íons	
  bicarbonato	
  (HCO3–)	
  
Transporte global de oxigênio dos alvéolos 
para as células teciduais 
1.   Difusão do oxigênio dos alvéolos pra o sangue 
pulmonar; 
2.   Transporte do O2 no sangue pelas artérias até os 
capilares teciduais; 
3.   Difusão do oxigênio dos capilares para as células 
teciduais. 
"   Dissolvido no plasma à 1,5% - 3mL 
"   Glóbulos vermelhos à 98,5% - 197mL 
Transporte de oxigênio pela hemoglobina 
Hemoglobina como tampão de oxigênio 
nos tecidos 
"   Função celular normal: concentração de todas as 
substâncias devem permanecer constantes 
 
"   Função da hemoglobina: Manter a pressão do 
oxigênio nos tecidos em torno de 20 a 45mmHg 
Fluxo de sangue nos capilares teciduais: 27% do 
oxigênio é perdido pela hemoglobina – 70% de 
saturação 
5 mL O2 normal ⟶ 15 a 18 mL em exercício intenso 
Efeito da PO2 sanguínea sobre a quantidade de 
oxigênio que se liga à hemoglobina em cada 100 
mililitros de sangue 
A	
  hemoglobina	
  nos	
  eritrócitos	
  transporta	
  
O2,	
  CO2	
  e	
  H+	
  
Mecanismo básico de transporte de 
oxigênio 
"   Ligação frouxa e reversível 
↑ Pressão 
↓ Pressão 
Conforme	
  a	
  temperatura	
  aumenta,	
  a	
  afinidade	
  
da	
  hemoglobina	
  ao	
  O2	
  diminui	
  
Acidez 
"   Dissociação da hemoglobina 
"   Desvio da curva para direita 
"   Diminuição da afinidade do oxigênio 
Conformação da molécula de hemoglobina 
Diminuição da afinidade ao oxigênio 
[H+] 
	
  
	
  afinidade	
  da	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
Hb	
  pelo	
  O2	
  
Conforme	
  o	
  pH	
  diminui	
  ou	
  a	
  
PCO2	
  aumenta,	
  a	
  afinidade	
  da	
  
hemoglobina	
  pelo	
  O2	
  diminui,	
  
de	
  modo	
  que	
  menos	
  O2	
  se	
  
combina	
  à	
  hemoglobina	
  e	
  
mais	
  O2	
  está	
  disponível	
  para	
  
os	
  tecidos	
  
Dióxido de Carbono 
 
"   Aumento de PCO2 
 
"   Dióxido de carbono se combina com aminoácidos 
da hemoglobina (Hb-NH-COO-) Grupo carbamino 
 
"   Liberação do oxigênio da hemoglobina – Tecidos 
periféricos 
"   Desvio da curva para direita 
 
"   Aumento da PO2 – Liberação do CO2 da 
hemoglobina - Pulmões 
Transporte de dióxido de carbono no 
sangue 
"   Dióxido de carbono dissolvido 
"   Bicarbonato 
"   Componentes carbamino 
Bicarbonato: HCO3- 
"   Forma-se de três maneiras: 
1) H2CO3 HCO3- H+ + 
 
2) CO2 + OH- HCO3- 
Anidrase carbônica 
 
3) CO3- 2 + H+ HCO3- 
90%	
  do	
  total	
  de	
  CO2	
  transportado	
  no	
  
sangue	
  
Componentes carbamino 
"   Carbamino hemoglobina 
"   CO2 reage rapidamente e reversivelmente com 
grupos de aminoácidos livres da hemoglobina 
5%	
  do	
  CO2	
  transportado	
  no	
  sangue	
  
arterial	
  
Hb-NH-COO- 
Hemoglobina reduzida liga-se mais facilmente ao CO2 do 
que a hemoglobina oxigenada 
Grupo Respiratório Dorsal 
•  Situado na porção dorsal do bulbo 
•  Maioria dos neurônios situam-se no interior do 
núcleo do trato solitário 
•  Terminação sensorial dos nervos vago e 
glossofaríngeo 
1) Quimiorreceptores periféricos 
2) Baroreceptores 
3) Receptores no pulmão 
Controle da ventilação x 
Necessidade do organismo 
•  Controle Químico da Respiração 
ü  Manutenção das concentrações apropriadas de 
oxigênio, dióxido de carbono e íons hidrogênios 
nos tecidos. 
ü  Quimiorreceptores centrais: Células especializadas 
que respondem a alterações químicas do sangue ou 
outros fluidos corpóreos. 
 
Quimiorreceptores centrais 
•  Localização: Bulbo ventrolateral 
 
•  Fatores: Diminuição da PO2 e queda do pH 
(CO2) 
 
•  Função: Detecção de acidose local e estimulação 
da respiração 
Excesso de Dióxido de Carbono e íons 
Hidrogênio 
•  Atuação direta sobre o centro respiratório 
•  Aumento da intensidade dos sinais motores 
inspiratórios e expiratórios para os músculos 
respiratórios. 
Controle químico direto pelo dióxido 
de carbono e pelos íons hidrogênio 
•  Os grupamentos respiratórios não são 
diretamenteinfluenciados; 
 
 
•  Área quimiossensível: alterações sanguíneas na 
PCO2 ou concentração dos íons hidrogênio 
Ação dos quimiorreceptores 
Quimiorreceptores 
carotídeos 
Quimiorreceptores 
aórticos 
Sistema	
  Nervoso	
  
Central	
  
Nervo sinusal e 
glossofaríngeo 
Sistema	
  Nervoso	
  
Central	
  
Nervo depressor 
aórtico e vago