Sistema Respiratório

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Sistema Respiratório
Daniele Carvalho
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Conteúdo da aula 
Mecânica ventilatória, 
Volumes e capacidades pulmonares
Difusão dos gases, 
Transporte dos gases pelo sangue
Pressões de trocas gasosas
Controle nervoso da respiração
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Função 
Troca de oxigênio e dióxido de carbono entre o meio ambiente e as células do corpo
Participam do equilíbrio térmico – aumenta a ventilação pulmonar, há mais perda de calor e água
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http://www.estudopratico.com.br/wp-content/uploads/2015/07/sistema-respiratorio.jpg
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Estrutura
Vias aéreas: conectam os pulmões ao meio externo
Zona Condutora (ou via de condução): que leva o ar para dentro e fora dos pulmões
Zona respiratória: revestida de alvéolos, onde ocorre as trocas gasosas 
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Zona Condutora
Nariz, nasofaringe, laringe, traqueia, brônquios, bronquíolos e bronquíolos terminais.
Levam o ar para dentro e para fora da zona respiratória para trocas gasosas 
Aquecem, umidecem e filtram o ar antes que este alcance a região crítica da troca gasosa.
Vias condutoras: revestidas de células ciliadas e secretoras de muco – removem as partículas inaladas. São varridas para cima pelo batimento rítmico dos cílios.
Paredes: musculatura lisa – inervação simpática e parassimpática que atuam no relaxamento e dilatação das vias e na contração e constrição das vias – alteração no fluxo de ar.
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Zona Respiratória
Estruturas que são revestidas por alvéolos – participam das trocas de gases
Bronquíolos respiratórios, ductos alveolares e sacos alveolares. 
Bronquíolos respiratórios: possuem cílios e músculo liso – são considerados da região de troca gasosas pois ocasionalmente, os alvéolos brotam a partir destas paredes.
Ductos alveolares: completamente revestidos de alvéolos, mas contêm pouco músculo liso e nenhum cílio
Sacos alveolares: revestidos por alvéolos
Alvéolos: evaginações em forma de bolsa das paredes dos bronquíolos respiratórios, dos ductos alveolares e sacos alveolares
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Movimentos Respiratórios
Renovação do ar – movimento do tórax
Inspiração – cavidade torácica aumenta de volume – pulmões se expandem
Com aumento da capacidade pulmonar e queda da pressão no interior do sistema o ar do ambiente é sugado
Expiração – diminuição do volume pulmonar e expulsão do gás.
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Diafragma
Mais importante músculo da inspiração.
Septo musculo-fibroso em forma de cúpula que separa a cavidade torácica da abdominal
Inspiração – contração do diafragma
http://www.sobiologia.com.br/figuras/Fisiologiaanimal/respiracao11.jpg
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Volumes e capacidades pulmonares
Os movimentos fásicos de entrada e saída de gás dos pulmões constituem a ventilação.
Inspiração e expiração – 12 a 18 ciclos por minuto
Volume corrente – quantidade de gás mobilizada a cada ciclo respiratório
Volume minuto – volume de gás ventilado por minuto. Produto do volume corrente pela frequência
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Volumes e capacidades pulmonares
Modificações:
Eupnéia: respiração normal
Taquipnéia: Aumento da frequência respiratória
Bradpnéia: Diminuição da frequência respiratória
Hiperpnéia: Aumento do volume corrente
Hipopnéia: Diminuição do volume corrente
Hiperventilação: Aumento da ventilação global. Aumento da ventilação alveolar além das necessidades metabólicas
Hipoventilação: Diminuição da ventilação global. Diminuição da ventilação alveolar além das necessidades metabólicas
Apnéia: Parada dos movimentos respiratórios ao final de uma expiração 
Apneuse: Interrupção dos movimentos respiratórios ao final da inspiração
Dispnéia: Respiração laboriosa, sensação subjetiva de dificuldade respiratória
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Volumes e capacidades pulmonares
4 volumes primários e 4 capacidades:
Volume corrente: Volume de ar que e inspirado ou expirado espontaneamente em cada ciclo respiratório. No repouso o volume corrente oscila de 350 a 500ml.
Volume de reserva inspiratório: volume máximo que pode ser inspirado voluntariamente a partir do final de uma inspiração espontânea
Volume de reserva de expiração: é o volume máximo que pode ser expirado voluntariamente a partir do final de uma expiração espontânea
Volume residual: É o volume de gás que permanece no interior dos pulmões após a expiração máxima. Assim, este volume não pode ser medido pelo espirógrafo simples.
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Capacidade vital: é a quantidade de gás mobilizada entre uma inspiração e uma expiração máxima. É a soma de 3 volumes primários: corrente, de reserva inspiratório e de reserva expiratório.
Capacidade inspiratória: É o volume máximo inspirado a partir do final de uma expiração espontânea. Soma dos volumes corrente e de reserva inspiratório.
Capacidade residual funcional: quantidade de gás contida nos pulmões no final de uma expiração espontânea. Soma dos volumes de reserva expiratória e residual
Capacidade pulmonar total: quantidade de gás contida nos pulmões ao final de uma inspiração máxima e equivale à adição dos 4 volumes primários.
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Espaço Morto Anatômico
Volume de gás contido nas vias aéreas de condução (do nariz aos bronquíolos terminais)
Não há troca gasosas
Cada inspiração: 2/3 do volume corrente alcançam os alvéolos e 1/3 fica retido no espaço morto
Multiplicando-se o volume do espaço morto pela frequência obtém-se a ventilação do espaço morto.
Espaço Morto Fisiológico
É a soma do espaço morto anatômico com outros volumes gasosos pulmonares que não participam das trocas gasosas.
Ex.: determinada região do pulmão é ventilada, mas não perfundida; o gás que chegou a esses alvéolos não pode participar das trocas gasosas e é, funcionalmente morto. 
O espaço morto fisiológico é sempre maior que o anatômico.
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Ventilação alveolar
A porção da ventilação global que a cada minuto alcança a zona respiratória.
O volume gasoso alveolar pode ser considerado como um compartimento situado entre o ar ambiente e o sangue capilar pulmonar.
O O2 está sendo continuamente removido e o CO2 continuamente acrescentado ao gás alveolar pelo sangue da circulação pulmonar.
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Mecânica ventilatória
A pressão motriz do sistema respiratório (durante a inspiração) precisa vencer forças elásticas e resistivas para conseguir encher os pulmões.
Elasticidade: propriedade que permite ao corpo retornar à sua forma original após ter sido deformado por uma força sobre ele aplicado
Lei de Hooke: variação de comprimento (ou volume) é diretamente proporcional à força (ou pressão) aplicada até que seu limite elástico seja atingido.
Maior a pressão gerada pelos músculos – maior o volume inspirado.
Propriedade elástica do pulmão: força de retração elástica tende a trazê-los para seu volume mínimo – fibras elásticas e colágenas e o arranjo geométrico e tensão superficial do líquido que recobre a zona de trocas: surfactante
Todas as estruturas do sistema estão interligadas pela trama dos tecidos
Parede torácica (tórax, diafragma, parede abdominal e mediastino) também apresenta propriedades elásticas
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Difusão dos gases 
As trocas gasosas ocorrem por meio de fluxo de gases, fluxo de soluções de gases e da difusão de gases através dos tecidos.
A difusão através do tecidos: velocidade de transferência de um gás através de um tecido, é proporcional à área de tecido e ao gradiente de pressão parcial do gás entre os dois lados e é inversamente proporcional às espessura do tecido.
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Pressões de trocas gasosas
Os gases pra se transferirem do alvéolo para o sangue, e vice-versa precisam atravessar a barreira alvelocapilar. 
Calcula-se em 0,75s o tempo de permanência de uma hemácia em contato com a barreira alvelocapilar durante o repouso. 
Gradiente de pressão parcial O2: aproxima-se de 60mm Hg 
Gradiente de pressão parcial CO2: 6mm Hg 
Esses gradientes são suficientes para equilibrar pressões parciais tanto do O2 como do CO2 entre alvéolo e o sangue capilar pulmonar apenas
em 0,25s, ou seja, em 1/3 do tempo de passagem de dada hemácia.
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Oxigênio
Oxigênio: 2 formas: dissolvido no plasma e no fluido intracelular eritrocitário e combinado quimicamente com a hemoglobina
Oxigênio dissolvido: Somente uma pequena porção de O2 permanece no plasma e no fluido intracelular eritrocitário, e é transportada para os tecidos em solução simples.
Oxigênio combinado com hemoglobina: Mais de 95% do oxigênio fornecido aos tecidos são transportados em associação com a hemoglobina e em exercício ultrapassa 99%.
Cerca de 1/3da hemácia corresponde à hemoglobina
Ela é formada de quatro cadeias polipeptídicas e apresenta um grupo heme que é formado por uma protoporfirina e um íon de ferro no estado ferroso
O íon ferro se associa ao O2 formando a oxiemoglobina e também se liga ao CO formando a carboxiemoglobina
A afinidade da hemoglobina pelo CO é 200 a 300 vezes maior do que pelo O2, daí a intoxicação por CO. 
O CO ocupa o heme impedindo a ligação do O2
Cada molécula de hemoglobina é capaz de transportar 4 moléculas de O2.
Hipóxia: condição na qual os tecidos não recebem ou não podem utilizar o O2 em quantidade suficiente para suas necessidades metabólicas normais
Cianose: coloração azulada da pele e mucosas gerada pelo aumento da quantidade de hemoglobina reduzida (desoxigenada), que tem uma cor muito escura nos capilares periféricos
Transporte dos gases pelo sangue
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Dióxido de Carbono
É transportado no sangue como: CO2 dissolvido, íons bicarbonato (HCO3-), carbamino-hemoglobina e outros compostos carbamínicos e quantidades diminutas de ácido carbônico (H2CO3) e íons carbonato (CO32-)
A maior parte do CO2 que se difunde a partir das células para o sangue penetra nas hemácias onde ocorrem 3 fenômenos: 
Parte permanece dissolvida no interior da hemácia;
Parte combina-se com a hemoglobina para formar a carbamino-hemoglobina (HbCO2). O íon resultante é tamponado pela própria hemoglobina;
A maior parte do CO2 combina-se com água, formando ácido carbônico, que se dissocia em H+ e HCO3- (existe uma enzima na hemácia que acelera a conversão de CO2 e H2O em H2CO3 e vice versa – anidrase carbônica)
Transporte dos gases pelo sangue
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http://1papacaio.com.br/modules/Sala_aula/gallery/pesquisa/ciencias/anatomia/respiratorio/alveolos.jpg
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Controle nervoso da respiração
A ventilação pulmonar precisa de constantes ajustes para manter a oxigenação adequada e retirada do CO2 nas atividades cotidianas
Centro respiratório no tronco encefálico gera o ritmo respiratório
Contração ordenada dos músculos envolvidos com a ventilação, ou seja, os efetores
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Quimiorreceptores
Quimioreceptores: envolvidos com a percepção dos teores de O2; CO2 e H+ - periféricos (carotídeos e aórticos) e centrais
Periféricos
Formações altamente vascularizadas localizadas exatamente no exterior das grandes artérias
Carotídeos: na artéria carótida/ aórticos: aorta
Carotídeos: enviam informações ao centro respiratório por meio de potenciais de ação que trafegam ao longo dos nervos glossofaríngeos e os aórticos mandam suas mensagens aferentes através dos nervos vagos.
São sensíveis às variações de pressão de O2, CO2 e H no sangue arterial.
Centrais
Estão na face central do bulbo e são banhados pelo líquido cefalorraquidiano – localização ainda é estudada.
Respondem às variações CO2 e H 
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Quimiorreceptores
Ação dos quimiorreceptores
Quando cai a pressão O2 arterial, há um aumento da ventilação em resposta à hipóxia. A hipóxia acarreta queda dos níveis de ATP intracelular com consequente despolarização e liberação de neurotransmissores capazes de modificar os padrões ventilatórios;
A elevação de CO2 do organismo estimula a ventilação, sendo verdadeira a recíproca;
A queda do pH eleva a ventilação, ao passo que a elevação deste a inibe.
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Receptores de estiramento pulmonar (receptores de adaptação lenta)
São terminais nervosos mielinizados localizados na musculatura lisa das vias aéreas, desde a traqueia até os bronquíolos. Informam ao centro respiratório o grau de insuflação pulmonar. À medida que os pulmões se enchem, aumentam os disparos desses receptores, que chegam ao centro respiratório – reflexo de Breuer-Hering, que ajudaria na determinação do término da inspiração.
Receptores de irritação (receptores de adaptação rápida)
Terminais nervosos mielinizados e se adaptam mais rapidamente. Localizam-se na traqueia, brônquios e bronquíolos e se estendem até as células epiteliais (camada ciliar). Destinam-se à detcção de pequenas deformações da superfície das vias aéreas. São estimulados por partículas inertes e corpos estranhos, bem como gases e vapores irritantes, além da histamina. Quando estimulados produzem tosse ou taquipnéia e broncoconstrição reflexa. 
Receptores “J” (ainda em estudo), receptores do nariz e vias aéreas superiores, receptores articulares (exercício), sistema gama (sensação de dispneia durante o exercício), pressoreceptores arteriais (hipoventilação e hipotensão – estimula ventilação), nociceptores (dor – apnéia e hiperventilação)
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Controladores
SNC precisa produzir um ritmo que gere periodicamente a expansão e a retração do sistema respiratório;
Este ritmo precisa ser traduzido em um padrão de descarga precisamente coordenado para as várias populações de motoneurônios a inervar os músculos respiratórios;
SNC precisa adaptar e ajustar este padrão de modo que seja mantida uma adequada ventilação alveolar e consequentemente homeostase do transporte de gases pelo sangue e do estado ácido-base
SNC precisa integrar os movimentos respiratórios com outras atividades corporais , tais como fala, mudanças posturais, locomoção, mastigação e a deglutição.
Centro respiratório
Ciclo respiratório é controlado por neurônios localizados no tronco cerebral ao nível da ponte e bulbo
Grupos respiratórios
bulbares: responsável pela respiração espontânea
Grupo respiratório pontinho: atividade tanto inspiratória como expiratória – modulação do padrão básico gerado no bulbo, suavizando a transição entre as fases do ciclo respiratório.
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Centros superiores
Controle voluntário ou comportamental da ventilação reside no córtex cerebral e em outras regiões embora os sítios ativos exatos não estejam totalmente identificados.
As vias que conduzem os impulsos do córtex para os motoneurônios que inervam os músculos respiratórios são distintas daqueles tratos relacionados com a respiração automática.
Medula
Os axônios que emergem do bulbo, córtex e outros sítios supramedulares descendem pela substância branca da medula até formarem sinapses com os motoneurônios que inervam os músculos respiratórios.
Controle neural do músculo liso da via aérea
O sistema nervoso autônomo tem um importante papel na regulação e/ou modulação do calibre das vias aéreas – regulam o tônus muscular liso, influenciam a secreção de muco, transporte de fluido através do epitélio alveolar, permeabilidade, fluxo sanguíneo da circulação brônquica.
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Anatomia
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