FISIOLOGIA PULMONAR

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Exercício físico e função pulmonar
Lilian Assunção Felippe
Objetivos 
Músculos respiratórios;
Anatomia funcional do sistema respiratório;
Via de condução e troca gasosa
Característica do epitélio alveolar e suas vantagens para o
mecanismo de troca gasosa.
Princípio de Fick
Transporte dos gases
Equilíbrio ácido-base
Caixa torácica
Anatomia do Tórax
Vértebras; 
Esterno;
Costelas: 7 verdadeiras, 3 falsas e 2 flutuantes,
Músculos,
Pleuras,
Pulmões.
Vias aéreas 
Vias aéreas superiores
Estruturas que compõe o sistema respiratório que estão fora do tórax ou acima do ângulo esternal. 
Cavidade nasal (nariz, fossas nasais, seios perinasais) – boca.
Faringe 
Laringe (produçăo da voz e deglutição)
Parte da superior da traquéia
Nasofaringe
Orofaringe
Laringofaringe
Vias aéreas inferiores
Parte inferior da traquéia;
Brônquios (BPD direito é mais grosso, mais curto e quase continua na direçăo da traquéia; o BPE, de diâmetro menor, é mais longo e mais oblíquo)
 Bronquíolos;
Bronquíolo Terminais;
Unidades distais do pulmão;
Zonas de condução e respiratória
Condução 
Caminho percorrido pelo ar para chegar na zona respiratória.
Narina até alvéolos.
Função: umidificar, filtrar, temperatura.
Respiratória 
Onde acontece a troca gasosa.
Alvéolos 
Músculos inspiratórios
Músculos expiratórios
Ventilação
É a troca gasosa entre os alvéolos e o ambiente externo, ou seja, é o processo pelo qual o oxigênio da atmosfera é levado ao interior dos pulmões e o dióxido de carbono é expelido do organismo.
Espaço morto fisiológico
Membrana respiratória 
Sistema respiratório 
Realiza as trocas gasosas entre nosso organismo e o meio ambiente.
Tem um papel importante na regulação do equilíbrio ácido-base durante o exercício. 
Difusão – Lei de Fick
Descreve diversos casos de difusão de matéria ou energia em um meio no qual inicialmente não existe equilíbrio químico ou térmico.
A transferência de um gás é proporcional a ÁREA do tecido, à DIFERENÇA DE PRESSÃO entre os dois lados e inversamente
proporcional à ESPESSURA da barreira.
Ventilação Pulmonar ou minuto (V)
Volume de ar que se movimenta para dentro e para fora dos pulmões por minuto.
Produto do Volume corrente (VC) e da Frequência respiratória (f)
V=Vc x f
Ventilação Pulmonar (V)
Em repouso, um indivíduo jovem e treinado pode apresentar um Vc de 0,5 l/min e uma FR de 12 movimentos/min, apresentando, portanto, uma VE de 6 l/min. A ventilação é proporcional à altura (tamanho) e é menor nas mulheres.
Fatores de controle da VE: o centro respiratório, localizado no bulbo, recebe informações humorais e neurais a partir das quais determinará a amplitude e frequência respiratória.
Quantidade de O2 e subsequentes trocas no pH - ↑ CO2 arterial, ↓ o pH e estimula a ventilação;
Baixo nível de O2 arterial e mudanças na PO2 – estimula a ventilação;
Reflexos proprioceptores das articulações e músculos – estimulam a ventilação;
Temperatura corporal - ↑ da temperatura corporal estimula a ventilação.
Volumes a capacidades pulmonares
O ar que está alojado dentro dos pulmões é constantemente renovado, permitindo, desta forma, o aporte de oxigênio.
Os volumes e capacidades pulmonares estáticos são constituídos por quatro volumes e quatro capacidades.
Volumes pulmonares
Volume Corrente (VC): é o volume de ar que se movimenta no ciclo respiratório normal em repouso, ou seja: é a quantidade de ar que está entrando e saindo do seu pulmão enquanto você lê este texto.
Volume de Reserva Inspiratório (VRI)
A partir do Volume Corrente, numa situação de necessidade, podemos inspirar um volume muitas vezes maior, numa inspiração forçada e profunda. Este é exatamente o volume que é mobilizado quando você enche o peito de ar antes de dar um mergulho prolongado na piscina. Corresponde a cerca de 45 a 50% da Capacidade Pulmonar Total (CPT).
Volume de Reserva Expiratório (VRE)
Seguindo o mesmo raciocínio do VRI, O VRE é a quantidade de ar que pode ser expirado voluntariamente a partir do Volume Corrente Corresponde a cerca de 15-20% da CPT.
Volume Residual (VR)
É simplesmente o volume de ar que permanece nos pulmões após uma expiração máxima; Corresponde a cerca de 25 a 30 % da CPT.
Capacidades pulmonares
Capacidade Pulmonar Total (CPT).
O volume de gás nos pulmões após uma inspiração máxima é a CPT. Representa a soma dos Volumes Corrente, de Reserva Inspiratório, de Reserva Expiratório mais o Volume Residual.
Capaciade Vital (CV)
Representa o volume de ar que você é capaz de mobilizar ativamente, ou seja: É a quantidade de ar que passa pela sua boca entre uma inspiração máxima e uma expiração completa. Como pode ser visto abaixo, compreende três volumes primários: VC, VRI, VRE e corresponde a cerca de 70-75% da CPT.
Capacidade Residual Funcional (CRF)
Ar que permanece nos pulmões depois de uma expiração máxima
Capacidade Inspiratória (CI)
É o volume máximo inspirado voluntariamente a partir do final de uma expiração espontânea (do nível expiratório de repouso). Compreende o VC e o VRI. Corresponde a cerca de 50-55% da CPT e a cerca de 60 a 70% da CV.
Capacidades e volumes pulmonares
Funções do Sistema Respiratótio
Trocas gasosas: capatação de O2 e eliminação de gás carbônico.
Endócrina: ECA – enzima conversora de angiotensina, sistema regulador da pressão arterial a longo prazo. Transformação de angiotensina 1 em 2.
Inativa bradicinina: mediador inflamatório – vasodilatação e aumenta permeabilidade do vaso.
Quando toma inibidores de ECA (antihipertensivos) sobra ECA e causa tosse.
Reserva sanguínea _ grande leito sanguíneo
Imunológica _ cheio de macrófagos
Filtração venosa e partículas estranhas são barradas no início das VAS.
Propriedades pulmonares
Distensibilidade – consegue inflar e se encher de ar.
No parênquina existe os pneumócitos tipo II – surfactante – diminui a tensão superficial no alvéolo. 
Circulação pulmonar: todo sangue que chego nos pulmões é proveniente do DC do VD, chega pelas artérias pulmonares (capilares pulmonares – onde acontece as trocas gasosas), passsa para as capilares venosos e volta para o coração pela veia pulmonar – produz mais hemácias ou ingere vasodilatadores.
Lembrando que a resistência pulmonar é baixa, por isso o sangue chega.
Artéria brônquica também contribui para perfusão pulmonar.
Trocas gasosas – hematose – respiração pulmonar 
A diferença de pressão atmosférica e pressão pulmonar é essencial para troca gasosa.
O ar ambiente é rico em nitrogênio, o oxigênio compõe 20,89% do ar ambiente a nível do mar. Quando maior a altitude a pressão de O2 diminui (chegando 15 a 16% de O2)
Existe a troca gasosa entre as células e capilares.
A entrada de O2 e saida de Co2 nos pulmões se dá pela diferença de pressão.
PCO2 ext. 0,15mHg ----------------------- PCO2 int. 40mHg
PO2 ext 159mHg -------------------------PO2 104mHg
Na membrana alvéolo-capilar
PCO2 no alvéolo 40 mHg ----------------------- PCO2 no capilar 45mHg
PO2 no alvéolo 104mHg -------------------------PO2 no capilar 40mHg
Regulação da ventilação pulmonar no repouso
Pontos que estimulam a ventilação
Quantidade de O2 e subsequentes trocas no pH - ↑ CO2 arterial, ↓ o pH e estimula a ventilação;
Baixo nível de O2 arterial e mudanças na PO2 – estimula a ventilação;
Reflexos proprioceptores das articulações e músculos – estimulam a ventilação;
Temperatura corporal - ↑ da temperatura corporal estimula a ventilação.
Resposta pulmonar ao exercício
VENTILAÇÃO E O EXERCÍCIO FÍSICO
A ventilação aumenta durante o exercício físico proporcionalmente aos aumentos do consumo de oxigênio (VO2) e da eliminação de gás carbônico (VCO2). 
A ventilação durante o exercício está mais relacionada com eliminação de CO2 que captação de O2. Por que?
Resposta pulmonar ao exercício
Resposta ventilatória ao exercício com carga constante
Fase I – há um aumento imediato da VE devido a fatores como contração muscular, ;
Fase II – há um aumentogradual lento da VE até atingir um estado de equilíbrio para a carga de trabalho;
Fase III – quando a VE permanece constante, em estado de equilíbrio.
*As fases II e III estão ligadas à resposta metabólica ao exercício, particularmente à produção de CO2.
Resposta ventilatória ao exercício com aumento progressivo de cargas
Nas intensidades baixas e moderadas a VE aumenta linearmente com a VO2 e a VCO2. 
Com o aumento da intensidade, haverá um ponto em que ocorrerá um acúmulo significativo de lactato no sangue. Então o “sistema de tamponamento do lactato pelo bicarbonato” é ativado, resultando na formação de ácido carbônico (H2CO3) que dissocia-se em CO2 e H2O. 
Este CO2 originado pelo tamponamento do lactato contribui para um aumento na VCO2 que estimulará a VE. 
Neste momento, a VE abandona o aumento proporcional ao VO2 e passa a aumentar proporcionalmente ao VCO2. 
Ácido lático
Com as taxas de produção de ácido láctico excedendo as taxas de remoção, o tamponamento do ácido láctico torna-se imperativo para a manutenção da homeostasia.
O tamponamento do ácido láctico por meio do sistema de bicarbonato promove a produção de dióxido de carbono não metabólico, como indicado a seguir:
Ácido láctico + bicarbonato de sódio produz lactato de sódio + ácido carbônico.
Ácido carbônico rapidamente se dissocia, formando água + dióxido de carbono.
Como resultado, a produção de CO2 metabólico e não metabólico durante o exercício pesado cria um rápido aumento nas quantidades de CO2 sanguíneo.
Musculatura envolvida durante repouso e exercício
Inspiração em repouso: envolve diafragma e intercostais externos.
Inspiração em exercício: envolve diafragma, intercostais externos, escaleno, esternocleidomastoideo, trapézio e extensores das costas e do pescoço.
Expiração em repouso: simples relaxamento do diafragma e intercostais externos.
Expiração em exercício: envolve músculos abdominais e intercostais internos
Resposta Pulmonar ao Exercício Agudo
As adaptações do sistema respiratório à demanda celular durante o exercício é imediata, com um aumento inicial na resposta ventilatória.
A atividade expiratória e inspiratória dos músculos depende da demanda metabólica corporal. 
Como a demanda metabólica varia, a atividade muscular respiratória varia juntamente, de maneira que se encontra em ajuste com a demanda. 
Aumentos progressivos da ventilação requerem o recrutamento de músculos inspiratórios e expiratórios adicionais, com um aumento significativo da ventilação – peitoral menor, ECT e escalenos.
Resposta Pulmonar ao Exercício Crônico
As respostas e adaptações do sistema respiratório ao treinamento prolongado são consideravelmente menos notáveis do que aquelas observadas em outros sistemas. 
Enquanto os outros sistemas do corpo apresentam significativa melhora com o treinamento a longo prazo, as respostas do sistema respiratório permanecem relativamente iguais entre os indivíduos treinados e não treinados.
Aumento da utilização de O2 pelos músculos
Aumento na perfusão sanguínea muscular, 
Dilatação dos leitos vasculares periféricos, 
Aumento no débito cardíaco (volume sistólico e frequência cardíaca),
Aumento no fluxo sanguíneo pulmonar por vasodilatação,
Número maior de vasos sanguíneos recrutados,
Aumento na ventilação.
Transporte do Oxigênio pelo Sangue
Na porção líquida do sangue (plasma), são carreados 3 ml de O2 por litro, sendo que uma pessoa de tamanho médio possui 5l de sangue, então seria transportado apenas 15 ml de O2. Esta quantidade de O2 é suficiente para manter a vida por apenas 4s.
Portanto, para manter a vida, é necessário que mais O2 seja carreado por ml de sangue a solução para este problema se chama hemoglobina.
O corpo humano possui cerca de 280 milhões de moléculas de hemoglobina que é capaz de carrear 70 vezes mais O2 que o plasma.
Transporte de O2 pelo sangue
Aproximadamente 99% do O2 é transportado no sangue ligado a hemoglobina (Hb).
Quantidade de O2 que pode ser transportado por volume de sangue é dependente da concentração de hemoglobina.
Nos alvéolos 
Nos tecidos 
Mioglobina 
Proteína que se liga ao oxigênio, encontrada nas fibras musulares esqueléticas e no tecido cardíado.
Auxilia em mover o O2 da membrana para a mitocôndria.
Efeito Bohr
A saturação de hemoglobina com O2 é afetada pela temperatura corporal, pH sanguíneo e quantidade de CO2 no sangue. 
Durante o exercício físico há aumento da temperatura corporal, diminuição do pH sangüíneo e aumento da concentração de CO2 no sangue. Isso permite que, para uma mesma PO2 a hemoglobina tenha menor afinidade pelo oxigênio, com isso acontece uma maior oferta deste para os tecidos. 
Transporte de CO2 pelo sangue
O dióxido de carbono é transportado no sangue sob três formas:
CO2 dissolvido (10%)
CO2 ligado à hemoglobina (20%)
Bicarbonato (70% do CO2 sanguíneo)
A PCO2 (pressão de CO2) se mantém constante até o 2o limiar porque a produção de CO2 e a ventilação aumentam de forma proporcional. A partir do momento em que a ventilação aumenta mais que a produção do gás, a pressão de CO2 começa a cair. 
O pH é constante até o 1o limiar porque a concentração de lactato é constante. Conforme a concentração de lactato aumenta, o pH começa a cair, tendo uma queda ainda maior após o 2o limiar de lactato.
A VE (ventilação) aumenta desde o início do exercício pela ativação de mecanorreceptores e pelo aumento da VCO2.
A VCO2 (produção de CO2) aumenta conforme aumenta a carga de trabalho. Isso se dá por causa do aumento da atividade oxidativa e do consumo de oxigênio. 
Os hidrogênios liberados pelo ácido láctico, reagem com HCO3- (bicarbonato), formando H2CO3 (ácido carbônico) que é separado em água e CO2, pela anidrase carbônica. 
Distúrbios 
Consumo Máximo de Oxigênio (VO2max)
O conceito de consumo máximo de oxigênio é definido como sendo a mais alta captação de oxigênio alcançado por um indivíduo respirando ar atmosférico nas condições normais de temperatura e pressão, durante um exercício de cargas crescentes, podendo ser expresso em valores absolutos (L/min) ou relativos (mL/kg/min).
Índice reflete a capacidade funcional do sistema cardiovascular, sendo o débito cardíaco máximo e conteúdo de oxigênio do sangue arterial, os principais fatores para a captação máxima de oxigênio na maioria dos
indivíduos.
Consumo Máximo de Oxigênio (VO2max)
Embora o consumo máximo de oxigênio seja similar entre indivíduos sedentários e treinados, durante o esforço máximo a captação de oxigênio pelos músculos pode aumentar até 10 vezes no exercício máximo e 20 vezes em atletas de alto
nível.
Aumento do fluxo sanguíneo e da superfície de contato alvéolo-capilar nos pulmões, 
Aumento do transporte de oxigênio pelo sangue, ajustado pelo débito cardíaco,
 Aumento do consumo de oxigênio no músculo esquelético.
Ressíntese de ATP - aeróbico
A demanda metabólica para ressíntese de ATP durante o exercício aeróbio vai depender do acoplamento de três funções fisiológicas interdependentes:
a) transferência de oxigênio dos alvéolos para a hemoglobina e da difusão alvéolo capilar;
b) transporte de oxigênio pelo sangue;
c) captação de oxigênio pela célula muscular.
Consumo Máximo de Oxigênio (VO2max)
O consumo de oxigênio aumenta de modo linear com o aumento da intensidade de esforço até que se atinja uma intensidade crítica, a partir da qual não existe mais um aumento do consumo de oxigênio, mesmo que o indivíduo seja capaz de aumentar a intensidade do esforço, formando desta maneira, um platô. 
Dessa estabilização determina-se o consumo máximo de oxigênio.
O VO2max decresce após os 25 anos 1% ao ano e após os 55 anos a redução média é de 25% em relação aos 20 anos, sendo que o treino aeróbio pode reduzir este efeito do envelhecimento.