Resumo Fisiologia - Sistema Respiratório

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Resumo do Livro Fisiologia Essencial
Sistema Respiratório 
Ventilação Pulmonar
Difusão de Gases para o Sangue
Transporte de gases respiratórios no sangue 
Controle Neural da Respiração
Os pulmões e o equilibrio ácido-basico
O sistema respiratório tem a função de captar o gás oxigenio da atmosfera para que ele chegue ao sistema circulatório para ser distribuido para as células. Sua distribuição é feita atraves dos alveolos, ramificações com uma abundante rede capilar. Ao atravessar a membrana alveolar e o endotélio dos capilares, o oxigenio captado da atmosfera chega ao sangue, processo conhecido como hematose, enquanto o gás carbonico existente no sangue passa para os alveolos para ser lançado na atmosfera.
O sistema respiratório é formado por vias respiratórias, também conhecida como arvore respiratoria, ductos ramificados que são divididos em níveis ou ordens. Cerca de 95 a 97,5% do volume de gás existente na arvore respiratória encontram-se dentro dos alveolos nos chamados bronquiolos respiratórios, local onde efetivamente ocorrem as trocas gasosas. O restante do volume dos gases tem a função de acondicionar e conduzir o gás respiratório até os alveolos. Da traqueia até os bronquiolos terminais não ocorrem trocas gasosas, motivo pelo qual está área é conhecida como espaço morto anatomico.
A pleura, uma membrana serosa, reveste o pulmão e se estende para a parede do tórax, revestindo-a internamente. Sua porção que fica aderida aos pulmões é demonimada lâmina visceral, enquanto a parte que fica aderida a parede toraxica é a lamina parietal. Entre esses dois espaços há um espaço fechado, a cavidade pleural, onde existe uma pequena quantidade de liquido lubrificante, podendo uma lamina deslizar facilmente sobre a outra.
A entrada de ar na arvore respiratória tem inicio na cavidade nasal e na nasofaringe, região que desemboca nas tubas auditivas e que conecta a cavidade nasal á laringe. Na cavidade nasal o ar é umidificado e aquecido e passa pelas células olfatórias. A laringe é a primeira porção da árvore respiratória, nela estão as cordas vocais, um par de pregas musculotendineas que vibram quando há passagem de ar durante a expiração, produzindo a voz. Em seguida vem a traqueia, que é revestida ao longo de toda sua extensão por um epitélio ciliado, que sincroniza o batimento do cílio em ondas direcionadas a laringe. A traqueia bifurca-se em dois bronquios principais, o esquerdo. O bronquio esquerdo se ramifica em bronquios lobares ( tres a direita e dois a esquerda), que por sua vez se ramificam em bronquios segmentares. Em seguida, os bronquios segmentares se dividem em bronquiolos primarios, que são mais uma vez divididos em bronquiolos terminais, que não tem mais cartilagem em suas paredes. A porção final é conhecida como bronquiolo respiratório, onde já se inicia a troca de gases entre o sangue e o ar atmosférico. A arvore respiratória termina nos alveolos. As células que formam os alveolos são extremamente delgado, o que facilita as trocas gasosas com os capilares a elas justapostos.
 VENTILAÇÃO PULMONAR
A ventilação pulmonar é um processo fisico que possibilita a entrada e saída de ar dos pulmões, que ocorre atraves da diferença de pressão entre os alveolos e as vias respiratórias. A pressão intra-alveolar tem valor igual ao da pressão atmosférica e o ar só poderá se deslocar em direção aos alveolos se a pressão atmosférica se tornar maior que a pressão intra-alveolar, a solução entao é diminuir a pressão intra-alveolar, aumentando o volume dos alveolos atraves da expanção dos pulmões durante a inspiração, pois não é possivel alterar a pressão atmosférica. 
A distensão dos pulmões é causada pela pressão intrapleural negativa, que é possivel devido ao fato da caixa toráxica ser inextensível, criando um váculo dentro da cavidade pleural, devido as caracteristicas elásticas intrínsecas da caixa toraxica e dos pulmões. Como a parede toráxica tende a se expandir e os pulmões tendem a colapsar, ocorre um pequeno afastamento dos dois folhetos pleurais, aumentando o volume da cavidade pleural e gerando uma pressão de sucção (pressão negativa). Outro fator importante que contribui para a pressão intrapleural negativa é a contínua retirada de líquido do espaço pleural pelos capilares linfáticos.
O diafragma, um músculo de contração voluntária, é o principal responsável que deflagra a inspiração. Ao se contrair, o diafragma aumenta o volume da caixa toráxica, que traciona a pleura parietal para fora e isso aumenta o volume da cavidade pleural, fazendo com a que a pressão intrapleural se torne ainda mais negativa. Como consequencia, o pulmão se distende, causando aumento do volume dos alveolos, que resulta na diminuição da pressão intra-alveolar. A pressão intra-alveolar que era igual a pressão atmosférica passa a apresentar valores negativos, propiciando a entrada de ar nos pulmões. Através desses mecanismos é possivel que a inspiração ocorra.
Na expiração, os musculos intercostais e o diagragma relaxam, e as próprias forças elasticas existentes no pulmão tracionam as pleuras e a caixa toráxica até a posição original, gerando uma pressão intra-alveolar positiva que faz com que o ar saia dos pulmões. As forças elásticas que atuam na expiração são as forças do tecido pulmonar, formada por fibras elásticas e colágenas existentes no interstício pulmonar e as forças causadas pela tensão superficial existente no interior dos alveolos. A tensão superficial é um efeito que ocorre na camada superficial de um líquido, fazendo com que a superficie dele se comporte como uma membrana elastica. Nos alveolos a tensão faz com que haja a produção de uma substancia produzida pelos pneumócitos do tipo II, denominada sulfactante que atua como detergente e reduz a tensão superficial da água contida nele, não inviabilizando a respiração.
A caixa toráxica não é um arcabouço rígido, os ossos da costela encontram-se articulados ao esterno e às vertebras da coluna. Normalmente quando mantemos nosso ritmo ventilatório basal, apenas o diagragma é mobilizado na inspiração. Se for necessário, entretanto, uma maior mobilização de ar, como durante exercicios fisicos, outros musculos do tórax, pescoço e cintura escapular elevam o limite superior da caixa toráxica, expandindo o ápice do pulmão. Esses músculos são conhecidos como musculatura acessória.
Ventilação alveolar é a quantidade de ar efetivamente trocada nos alveolos por minuto, uma vez que parte do ar permanace no espaço morto anatomico, preenchendo as vias respiratórias e parte continua nos alveolos, sendo apenas uma parte reposta a cada respiração. O volume de ar que entra nos alveolos por minuto é denominado volume-minuto, e é dado pelo produto do volume corrente pela frequencia respiratória, enquanto o volume de ar que efetivamente realiza as trocas gasosas pode ser calculado ao subtrair do volume corrente o ar que fica retido no espaço morto. As capacidades pulmonares são combinações de dois ou mais volumes pulmonares, que podem ser a capacidade inspiratória, que é cerca de 3.500ml, a capacidade vital, cerca de 4.500ml, capacidade residual funcional, cerca de 2000ml e capacidade pulmonar total, cerca de 5.500ml.
DIFUSAO DE GASES PARA O SANGUE
A troca de gases durante o processo respiratório é feito atraves da hematose. Para que ocorra a hematose os gases precisam travessar o epitélio alveolar, interstício e o endotélio capilar, que recebem o nome de membrana alveolocapilar. Na membrana alveolocapilar, a difusão de gases entre os alveolos e o sangue depende: da espessura da membrana alveolocapilar , que para uma difusão eficiente deve ser de 0,5 μm, a área total de membrana alveolocapilar, onde quanto maior a superficie de troca mais eficiente é a troca; coeficiente de difusão dos gases, quanto maior o coeficiente de difusão de um gás maior será a facilidade desse gás atravessar a membrana e a pressão parcial dos gases nos alveolos, quanto maior a pressão parcial do gás no alveolo, maior a difusão dessa gás através da barreira.
A relaçãoventilação/perfusão consiste na razão entre o volume de ar da ventilação e o volume de sangue que chega ao pulmão e seu valor normal é 0.8. Para que ocorra uma troca satisfatória é preciso que o volume que de ar que entra no alveolo seja proximo ao volume de sangue que passa pelo pulmão. No pulmão normal essa relação deve ser inferior a 1, já que o pulmão não é todo ventilado a cada inspiração. Se essa relação estiver com valor acima de 0,8 a ventilação está normal e o fluxo sanguineo baixo, gerando um aumento do espaço morto, produzindo hipoxemia e hipercarpnia, essa situação ocorre na embolia pulmonar maciça. Quando essa reação está abaixo de 0,8 a ventilação é baixa e o fluxo sanguineo é normal, essa situação é conhecida como shunt intrapulmonar, pois ocorre mistura entre sangue arterial e venoso, o que ocorre nas doenças pulmonares obstrutivas.
TRANSPORTE DE GASES RESPIRATÓRIOS NO SANGUE
No plasma, apenas 3% de oxigenio circula livremente, os outros 97% restante são transportados por uma proteína que tem alta afinidade com o O2, a hemoglobina. Assim, apesar do seu baixo indice de solubilidade, há quantidades satisfatórias de O2 no sangue. A hemoglobina é uma proteína que fica localizada no interior das hemácias, cada molécula pode se conectar a quatro moléculas de oxigenio. A ligação do oxigenio com a hemoglobina forma a oxiemoglobina (HbO2).
Durante o seu metabolismo, os tecidos produzem CO2, que é difundido para os capilares venosos, em consequencia, o pH do sangue cai, facilitando a dissociação da HbO2, que libera oxigenio para os tecidos satisfazerem sua demanda metabólica. O inverso acontece nos pulmões, quando o CO2 é excretado a afinidade da hemoglobina com o O2 aumenta, fazendo com que o O2 que chega dos alveolos se ligue a ela.
A redução de oxigenio nos tecidos é conhecido como hipoxia, enquanto a redução de PO2 é chamado de hipoxemia. Os principais tipos de hipoxia são: hipoxia hipoxêmica, quando o PO2 está baixo no sangue, gerando menos difusão de sangue nos tecidos. Hipoxia anêmica, quando há baixa concentração de hemoglobina no sangue para transportar o oxigênio até os tecidos. Hipoxia histotóxica, quando substancias toxicas com maior afinidade pela hemoglobina se ligam a ela, impedindo que o O2 se ligue e seja transportado e a hipoxia de estase, quando o fluxo sanguineo fica mais lento fazendo com que as hemácias circulem mais lentamente, dificultando a oferta de O2 para os tecidos.
Já o gas carbonico, em virtude do seu alto coeficiente de difusão, encontra grande faciliadde em difundir-se através da membrana alveolocapilar. No sangue, a maior parte desse gás encontra-se como Bicarbonato (70%), enquanto o restante está associado a hemoglobina e às proteinas do plasma, formando carbaminopeptideos, ou então na sua forma livre dissolvida no plasma. A produção de ácido carbonico a partir do CO2 e da agua é catalisada pela enzima anidrase carbonica, enquanto a reação inversa ocorre espontaneamente, ocorrendo dentro das hemácias. As moléculas dissociadas em bicarbonato e hidrogenio interferem no ph do meio e, uma grande quantidade de H2CO pode provocar grandes quedas no ph do sangue, podendo levar a acidose.
CONTROLE NEURAL DA RESPIRAÇÃO
O bulbo cerebral assite cuidadosamente a função do sistema respiratório, controlando o ritmo ventilatório, entretanto em situações extremasa, o sistema nervoso autonomo (SNA) assume o controle absoluto da respiração. Diversoss receptores comunicam o estado da PO2, PCO2 e do pH do sangue ao centro respiratório bulbar, que estabelece padrões respiratórios fisiologicos conforme as necessidades. A musculatura que produz os movimentos ventilatórios é inverada por motoneuronios medulares, sediados no corno anterior da substancia cinzenta da medula espinal. Tais motoneuronios recebem comando tanto do centro respiratório bulbar como dos centros corticais.
O centro respiratório é um componente autonomo da ventilação controlado por um conjunto de núcleos que se estende ao longo do tronco cerebral, da ponte até a base do bulbo. O centro inspiratório é um conjunto de nucleos na porção dorsal da ponte que controlam a contração dos músculos inspiratórios, nele se encontra a maior parte dos neurônios responsáveis pelo controle da ventilação. Já o grupo respiratório ventral reune alguns nucleos justapostos localizados ventralmente ao longo do bulbo, também conhecido como centro expiratório, possuindo um grupo de neuronios que controlam a expiração forçada, como em casos de hipoxia, acidez no sangue ou exercicio extenuante.
O grupo respiratório da ponte localiza-se na região ventral da ponte, também conhecido como centro pneumotáxico, possuindo grupo de neuronios relacionado com o ajuste fino da rampa inspiratória, por meio do centro apneustico, que consiste em formações neurais mal definidas na porção inferior na ponte, envolvidas na modulação da duração da rampa inspiratória e do período de inatividade dos neuronios do GRD.
O centro respiratório é um componente autonomo de ventilação, gerado e controlado um conjunto de núcleos que se estende ao longo do tronco cerebral, da ponte até a base do bulbo. A estrutura funcional do centro respiratório pode ser dividida por quatro: grupo respiratório dorsal, grupo respiratório ventral, grupo respiratório da ponte e centro apnêustico.
O grupo respiratório dorsal é localizado na porção dorsal inferior da ponte e ao longo do bulbo, seus neuronios geram o ritmo respiratório e controlam o diafragma. Também é conhecido por centro inspiratório, pois se encontra a maior parte dos neuronios responsáveis pelo controle da ventilaçã., além das informações dos mecanorreceptores dos pulmões e das vias respiratórias inferiores. Alguns neuronios desse grupo são responsáveis por um ritmo de potenciais de ação espontâneos, em frequencia crescente conhecido como rampa inspiratória.
Já o grupo respiratório ventral possui um conjunto bilateral de grupamentos neuronais que reúne alguns nucleos justapostos, localizados ventralmente ao longo do bulbo. Seus neuronios conectam-se a musculos inspiratório e expiratórios, além de inervarem músculos acessórios da ventilação, utilizados em situações extremas. Tal grupo é conhecido como centro expiratório, uma vez que provê inervações para os músculos que produzem a expiração forçada. O grupo respiratório da ponte é uma formação neuronal localizada na região ventral da ponte, também conhecido como centro pneumotáxico, relacionado com a modulação do ritmo respiratório atraves do ajuste da rampa inspiratória e modulação do GRV, também recebendo aferencias de mecanorreceptores do pulmão. O centro apneustico consiste em formações neurais mal definidas na porção inferior na ponte, envolvidas na modulação da duração da rampa inspiratória e do periodo de inatividade dos neuronios do grupo respiratório dorsal.
A frequencia respiratória e a amplitude dos movimentos ventilatórios são modulados com base no, tanto em estímulos mecanicos de distensão do parenquima pulmonar, das vias respiratórias e da musculatura respiratória quanto nas informações quimica contidas no sangue e liquor. Como principais reflexos neurais que modulam o comportamento ventilatório, temos os receptores no aparelho respiratório, que contam com o reflexo de Hering-Breuer de insufilação, que promove uma redução que promove uma redução da amplitude e da frequencia respiratória caso ocorra distensão das paredes dos bronquiolos, enquanto o reflexo de Hering-Breuer de desinsuflação promove o aumento da frequencia respiratória quando ocorre rápido esvaziamento dos pulmões, que é causado pelos receptores J, encontrados nos septos alveolares e nas paredes dos seus capilares