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Fisiologia Humana - Sistema Respiratório
Natália Rodrigues Amorim Med XXV
Respiração Pulmonar x Respiração Celular
Respiração Pulmonar: é a troca gasosa entre o ar atmosférico e o sangue (hematose)
Respiração Celular: reações químicas que ocorrem dentro das mitocôndrias a fim de transformar as substâncias orgânicas ingeridas em energia utilizável pelas células
Sistema Respiratório complexo: bomba muscular (musculos respiratórios) + superfície de troca úmida e fina
Funções do S. Respiratório:
1.	Troca de gases entre o meio externo e o sangue
2.	Regulação do PH
3.	Proteção contra patógenos e partículas estranhas
4.	Vocalização
Fluxo Global do Ar: troca de gases entre o meio externo e o espaço aéreo do interior dos pulmões
·	O fluxo flui de uma alta pressão para uma baixa pressão
·	O gradiente de pressão é gerado por meio de uma bomba muscular
·	A resistência é gerada principalmente pelo diâmetro dos tubos
Respiração Externa
 Mecanismos
1.	Ventilação: inspiração + expiração
2.	Troca de gases entre os alvéolos e o sangue
3.	Circulação de O2 e CO2 pelo sangue
4.	Troca de gases entre o sangue e as células
 Estruturas
1.	Sistema condutor, vias aéreas
2.	Alvéolos (trocas)
3.	Ossos e músculos associados
Trato respiratório superior: boca, fossas nasais, faringe e laringe
Trato respiratório inferior: traquéia, brônquios e suas ramificações
Fossas Nasais:
Filtração do Ar: vibrissas, cílios e muco;
Aquecimento do ar: capilares;
Umidificação do ar: muco produzido pelas glândulas.
Faringe:
Passagem do ar e do bolo alimentar;
Laringe
Tecido muscular + cartilaginoso
Epiglote: impede a entrada do bolo alimentar nas vias aéreas
Cordas vocais
Traqueia
Aneis de cartilagem 16 a 20 em forma de C;
Revestida por glândulas e células ciliadas (tecido pseudo-estratificado colunar ciliado).
Brônquios e Bronquíolos
Bifurcação da traqueia
Bronquios possuem cartilagem, bronquíolos NÃO
Revestido por muco e musculatura lisa
Zona Respiratória
Bronquíolos respiratórios, sacos alveolares e ductos alveolares
Alvéolos
Epitélio pavimentoso simples (ÚNICA camada de epitélio)
Duas células epiteliais: pneumócitos tipo I e pneumócitos tipo II
Onde ocorre as trocas gasosas
Revestido por capilares e fibras elásticas
Pneumócitos tipo I: arredondadas e maiores; função de evitar transporte de líquido aos alvéolos
Pneumócitos tipo II: menores e achatadas, produzem surfatante, que diminui a tensão superficial entre os alvéolos durante a expiração e facilita a inspiração
As paredes finas dos alvéolos não possuem músculo, pois este poderia atrapalhar as trocas gasosas. Então, as fibras elásticas do tecido conjuntivo produzem as contrações necessárias para os alvéolos
O que é ventilação
Ato mecânico de movimentar o ar para dentro e para fora dos pulmões
Caixa torácica: ossos e músculos da cavidade torácica (obs.: costelas e vértebras formam seus lados e seu topo e o diafragma forma sua base)
Sacos pleurais: pleura parietal + pleura parietal unidas por um líquido parietal que as mantêm juntas e mantêm os pulmões aderidos à parede torácica
A área de secção transversa aumenta conforme se ramificam as vias aéreas
O ar é condicionado a 100% de umidade e 37º
O muco (que é produzido pelas células caliciformes) é movido à faringe pelo batimento ciliar ascendente
Circulação Pulmonar
O fluxo da circulação pulmonar é alto (o mesmo fluxo de sangue que passa por todo o organismo em um minuto), mas sua pressão é baixa devido à baixa resistência dos vasos pulmonares
 Leis dos Gases
1.	Pt= P1+P2+P3...
A pressão total é a soma da pressão de todos os gases;
 2. Os gases se movem de áreas de maior pressão para menor pressão;
 3. Pressão e volume são grandezas inversamente proporcionais;
 P1.V1= P2.V2 (Lei de Boyle)
 4. PV= nRT
 A pressão e o volume são relacionados (diretamente) com o numero de moléculas n e a temperatura T dos gases.
>>>Para calcular a pressão parcial de um gás no ar úmido, você deve primeiro subtrair da pressão total a pressão do vapor de água.<<<
Ciclo Respiratório
Inspiração-> Expiração
Espirômetro: mede o volume de ar movido a cada ventilação (respiração)
Volumes Pulmonares (Estáticos)
1.	Volume corrente
2.	Volume de reserva inspiratório
3.	Volume de reserva expiratório
4.	Volume residual
Volume corrente: volume de ar que se move durante uma inspiração OU expiração em uma respiração normal
Volume de reserva inspiratório: volume adicional inspirado além do volume corrente em uma inspiração normal
Volume de reserva expiratório: volume adicional expirado além do volume corrente em uma expiração normal
Volume residual: volume que permanece no trato respiratório mesmo após uma expiração máxima
Capacidade pulmonar: soma de dois ou mais volumes pulmonares
Capacidade Vital (CV) = VRI + VRE + VC
É a quantidade de ar que pode ser movida voluntariamente durante a respiração
Capacidade Pulmonar Total (CPT) = VRI + VRE + VC + VR
OU CPT= CV + VR
Capacidade Inspiratória = VRI + VC
Capacidade Residual = VRE + VR
O gradiente de pressão gerado para movimentar o ar pelos pulmões é gerado por uma bomba muscular ativamente.
Inspiração
·	Os musculos intercostais externos e o diafragma contraem, expandindo a caixa torácica;
·	A pressão alveolar diminui;
·	O ar entra.
Obs.: Quando o diafragma contrai, ele desce em direção ao abdome
Ao final da inspiração, a pressão alveolar é igual à pressão atmosférica
Expiração
·	processo passivo; retração elástica. Os impulsos dos neurônios somáticos cessam e os músculos relaxam;
·	o volume da caixa torácica diminui;
·	a pressão alveolar aumenta;
·	o ar se move para fora dos pulmões.
Obs.: Os músculos abdominais e os intercostais internos contraem durante a expiração forçada, ajudando a diminuir a caixa torácica ainda mais
Os pulmões não são capazes de se contrairem ou relaxarem por conta própria, eles se movem em associação com o movimento da caixa torácica graças às pleuras.
O líquido intrapleural possui naturalmente (desde o desenvolvimento embrionário) uma pressão intrapleural menor que a pressão atmosférica, o que faz com que os pulmões permaneçam aderidos à caixa torácica. Se algo perfura as pleuras, o ar entra e faz com que os pulmões percam sua aderência à caixa e colabem: pneumotórax.
Ventilação Pulmonar Total
VPT = FR x VC
A ventilação pulmonar total é representada pelo produto entre a frequência respiratória e o volume corrente.
Entretanto, a ventilação pulmonar total desconsidera o espaço morto anatômico, que corresponde a um volume de ar contido nas vias aéreas condutores (traqueia)que não circulará entre os alvéolos e, portanto, não realizará trocas gasosas.
Portanto, a ventilação alveolar desconsidera o espaço morto anatômico
VA = FV x (VC - EMP)
Ventilação Voluntária Máxima*
180l- 120l
Respirar mais profunda e rapidamente possível
PO2=100mmHg
PCO2=40mmHg
(valores normais para a pressão alveolar desses gases)
O diâmetro dos bronquíolos é controlado prioritariamente pela pCO2
AUMENTO na PCO2 gera BRONCODILATAÇÃO
DIMINUIÇÃO na PCO2 gera BRONCOCONSTRIÇÃO
A circulação nos pulmões responde à ventilação. Os capilares colapsam em regiões subventiladas direcionando a circulação para áreas mais ventiladas. Afinal, o objetivo é oxigenar o sangue. O oposto ocorre na circulação sistêmica, em que quanto menos oxigenado o corpo está, mais sangue é liberado para os tecidos, a fim de aumentar a perfusão.
Trocas e Transporte de Gases
PO2 no ambiente: 159mmHg
PCO2 no ambiente: 0,2 mmHg
O oxigênio (O2) é menos solúvel na água que o CO2. Por isso a necessidade de carreadores daquele gás no sangue, como a hemoglobina.
O movimento das moléculas de gases do ar para um líquido depende de:
1.	o gradiente de pressão
2.	a solubilidade do gás
3.	a temperatura (que irá ser desconsiderada em mamíferos, já que estes tendem a mantê-la estável)
pO2 alveolar= 100mmHg
pO2 sanguíneo (sangue venoso)= 40mmHg
Ao ocorrer a hematose, alvéolos e o sangue entram em equilíbrio, com uma pO2de 100mmHg. O mesmo ocorre ao nível tecidual.
A pCO2 celular é aproximadamente 46mmHg, enquanto a pCO2 no plasma sanguíneo é de 40mmHg. Devido ao gradiente de pressão, ocorre a difusão. Ao final desse processo, atinge-se o equilíbrio. Desse modo, ambas pressões, alveolas e plasmática, atingem 46mmHg.
Nos capilares pulmonares, ocorre o inverso. Eles possuem 46mmHg de pCO2, sendo que os alvéolos possuem 40mmHg. Assim, ocorre a difusão. Ao final, a pCO2 alveolar e a pCO2 plasmática atingem 40mmHg.
Se ocorrer algum problema na difusão entre os capilares e os alvéolos, pode ser causada uma hipóxia, que, por vezes, está associada a uma hipercapnia.
Transporte de Gases no Sangue
O oxigênio é transportado de duas maneiras no sangue: dissolvido no plasma e pela hemoglobina (maior parte, 98%).
Hb liga-se reversivelmente ao oxigênio
A hemoglobina é uma proteína de estrutura quaternária do eritrócito, que possui 4 cadeias globulares de proteínas envoltos ao redor de um grupo heme. Assim, a hemoglobina apresenta 4 grupos hemes em sua estrutura, sendo o ferro central desses grupos o responsável pela ligação com o oxigênio. Essa ligação, entretanto, é fraca. Portanto, uma hemoglobina pode-se ligar a até quatro moléculas de oxigênio.
A hemoglobina ligada ao oxigênio é conhecida como oxiemoglobina (HbO2)
A ligação da hemoglobina ao oxigênio depende primordialmente da pO2 do plasma ao redor do eritrócito
A pO2 do plasma determina a saturação da hemoglobina (quantidade de oxigênio que ela está carregando)
saturação = nº de oxigenios nos sítios ativos : total de sítios ativos x 100
Vários fatores afetam a ligação oxigênio-hemoglobina
Qualquer fator que mude a conformação da proteína hemoglobina, pode afetar a sua ligação com o oxigênio
Causam diminuição na afinidade da hemoglobina pelo oxigênio (deslocam a curva de dissociação para a direita):
·	diminuição do pH (Efeito Bohr)
·	aumento da temperatura
·	aumento da pCO2
Isso causa um efeito maior na parte íngreme da curva (liberação de O2 para os tecidos), causando uma maior liberação de O2.
A hemoglobina fetal tem maior afinidade ao O2 para captá-lo da placenta.
O dióxido de carbono é transportado de três maneiras
1.	no plasma (7%);
2.	ligado diretamente à hemoglobina, formando a carbaminoglobina (HbCO2) (23%);
3.	através do bicarbonato (HCO3-) formado pelas hemácias por meio da anidrase carbônica (70%).
 HCO3- 
1.	Serve como meio de transporte do CO2 para os pulmões;
2.	Serve como tampão
Como H+ e HCO3 - são removidos do eritrócito:
O bicarbonato é removido por uma proteína de antiporte, que troca o íon bicarbonato pelo Cl-
O H+ é removido por meio da hemoglobina, que funciona como tampão, e se liga ao protón, tornando-se Hb-H => se há muito H+ liberto e a Hb não consegue tamponar, o meio fica ácido, pois o próton é liberado no plasma.
Regulação da Ventilação
A expiração é passiva (quando em repouso) e ocorre pela retração elástica dos músculos. Somente na expiração ativa é que são contraídos os músculos intercostais internos e os abdominais, por meio do estimulo dos neurônios expiratórios (somáticos).
Quimiorreceptores periféricos: localizados nas artérias carótida e aorta. Respondem a níveis de pCO2 e pO2.
Quimiorreceptores centrais: localizados no bulbo.
Respondem a níveis de CO2 no líquido cerebroespinal.