Fisiologia Respiratória

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Fisiologia Respiratória
O mecanismo respiratório ocorre através de três etapas:
1. Ventilação pulmonar inclui inspiração e expiração.
2. Respiração externa trocas gasosas entre o tecido pulmonar e o sangue dos capilares pulmonares.
3. Respiração interna trocas gasosas entre os capilares sistêmicos e as células.
Divisões do sistema respiratório
Estruturalmente
-Superior: nariz e faringe.
-Inferior: laringe, tráqueia, brônquios e pulmões.
Funcionalmente
-Área de condução
Consiste em cavidades nasais, faringe, laringe, tráqueia, brônquios, brônquiolos.
Função Filtrar, umedecer e aquecer o ar.
-Área respiratória
Consiste em pulmões (ductos alveolares e alvéolos) e pleura.
Função Trocas gasosas
Musculatura respiratória
Inspiração
Supracostais (diafragma)
Intercostais externos
Acessoriós da inspiração
Esternocleidomastóide (elevam o esterno)
Escalenos (elevam as duas primeiras costelas)
Serráteis anteriores (elevam as costelas)
Expiração
Reto abdominal
Intercostais internos
Pressão Pleural: pressão existente no fluído entre a pleura visceral e a pleura parietal.
Início da Inspiração: -5 cm de H2O ( para manter os pulmões abertos em repouso)
Final da Inspiração: -7,5 cm H2O
Pressão alveolar: pressão de ar existente no alvéolo.
Durante a inspiração pressão alveolar diminui cerca de -1cm H2O
Durante expiração pressão alveolar sobe cerca de +1cm cm H2O
Pressão transplumonar: é a diferença de Pressão nos alvéolos e as superficies externas dos pulmões, sendo medida das forças elásticas nos pulmões que tendem a colapsá-los a cada instante da respiração Pressão de retração.
Complacência: expansão do pulmão para cada unidade de aumento da pressão transpulmonar 1 cm h2o = 200 ml de ar.
 Fatores que determinam a complacência
1. Forças elásticas do tecido pulmonar
2. Forças elásticas da tensão superficial.
Espaço morto anatômico: espaço preenchido pelo ar nas vias respiratórias que não sofrem troca gasosa.
Espaço morto fisiológico: espaço preenchido pelo ar nas vias respiratórias que sofrem troca gasosa sem realizá-la.
Surfactante: agente ativo na superfície da água que reduz a tensão superficial; secretado pela célula epitelial alveolar tipo II e uma mistura complexao de fosfolípideos, proteínas e iões. Os componentes dos fosfolípideos dipalitoilfosfatidilcolina, apoproteina surfactante e cálcio.
Volumes e Capacidades Pulmonares
Volumes pulmonares
Volume corrente: é o volume de ar expirado e inspirado na respiração normal sendo cerca de 500 mL.
Volume de reserva inspiratório: é o volume extra de ar que pode ser inspirado acima do volume corrente normal quando uma pessoa inspira forçadamente; geralmente é de cerca de 3.000 mL.
Volume de reserva expiratório: é o máximo volume extra de ar que pode ser expirado numa expiração forçada após o final de uma expiração normal; normalmente é de cerca de 1.100 ml.
Volume Residual: é o volume de ar que permanece nos pulmões após a expiração maisforçada; é de cerca de 1.200 mL. 
Capacidades pulmonares
1. Capacidade Vital (CV)=VRI + VC + VRE é a quantidade máxima de ar que a pessoa pode expelir dos pulmões (4.600mL)
2. Capacidade Inspiratória (CI)= VRI + VC é a quantidade de ar que a pessoa pode respirar(3.500mL)
3. Capacidade Residual Funcional (CRF)=VRE + VR é a quantidade de ar que permanece nos pulmões ao final de expiração normal (2.500mL)
4. Capacidade Pulmonar Total (CPT)=VRI + VC + VRE ou CV + VR é o volume máximo que os pulmões podem ser expandidos com maior esforço (5.800mL)
Trocas gasosas
I- Composição do ar alveolar: 
 O ar alveolar não possui as mesmas concentrações de gases que o ar atmosférico. 
Ar alveolar é substituído apenas parcialmente pelo atmosférico em cada respiração. 
O oxigênio é constantemente absorvido pelo sangue pulmonar a partir do ar alveolar. 
O dióxido de carbono difunde-se constantemente do sangue para os alvéolos. 
O ar atmosférico seco que entra nas vias respiratórias é umidificado antes mesmo de atingir os alvéolos. 
1) Taxa de Renovação do Ar Alveolar: 
 A capacidade funcional residual média dos pulmões é de cerca de 2.300 mL, apenas 350 mL de ar novo são trazidos aos alvéolos em cada inspiração normal, e esta mesma quantidade de ar é expirada. 
Essa substituição lenta do ar alveolar é de particular importância para evitar mudanças repentinas nas concentrações dos gases no sangue mecanismo de controle respiratório mais estável e ajuda a evitar aumentos e quedas excessivas quando a respiração é interrompida temporariamente nos seguintes fatores:
Oxigenação tecidual, 
Concentração tecidual de co2 
pH tecidual
2) Concentração de o2 e pressão parcial nos alvéolos:
A concentração de oxigênio e sua pressão parcial são controladas
Pela taxa de absorção de oxigênio pelo sangue
Pela taxa de entrada de novo oxigênio nos pulmões pelo processo ventilatório.
Concentração e pressão parcial de co2 nos alvéolos:
Depende de: 
ventilação alveolar 
taxa de excreção
PCO2 alveolar aumenta diretamente na proporção da taxa de sua excreção e, de modo contrário 
PCO2 alveolar cai na proporção inversa da ventilação alveolar. 
. 	
4) Ar Expirado: 
 É uma combinação do ar do espaço morto com o ar alveolar, sendo sua composição geral determinada: 
Quantidade de ar expirado do espaço morto 
Quantidade de ar alveolar. 
II- Difusão de Gases através da Membrana Respiratória: 
 1) Unidade Respiratória: 
Também denominada “lóbulo respiratório”, é constituída de um bronquíolo respiratório, ductos alveolares, átrios e alvéolos. 
As paredes alveolares são muito finas, e entre os alvéolos há uma rede quase sólida de capilares interconectados. A troca gasosa entre o ar alveolar e o sangue pulmonar se dá através das membranas de todas as porções terminais dos pulmões. 
2) Membrana Respiratória: 
 A membrana respiratória apresenta diferentes camadas, que são elas:
Uma camada de líquido revestindo internamente o alvéolo e contendo surfactante;
Epitélio alveolar, composto de células epiteliais finas;
Uma membrana basal epitelial;
Um espaço intersticial fino entre o epitélio alveolar e a membrana capilar;
Membrana basal capilar que funde-se com a membrana basal do epitélio alveolar
Membrana endotelial capilar
3) Os fatores que determinam a rapidez com que um gás atravessará a membrana são: 
Espessura da membrana
área da superfície da membrana
Coeficiente de difusão
Diferença de pressão parcial do gás nos dois lados da membrana
Ventilação-Perfusão
Quando VA(ventilação alveolar) e Q (fluxo sanguíneo) do mesmo alvéolo são normais, diz-se que a razão ventilação-perfusão também está normal. Neste caso, a troca de gases nos alvéolos com o sangue é quase ideal.
Quando VA é zero, porém ainda há perfusão (Q) no alvéolo, a razão ventilação-perfusão é igual a zero. Neste caso, o ar nos alvéolos entra em equilíbrio com os gases no sangue, porém este sangue é o venoso que vem da circulação sistêmica.
Quando há VA, mas Q é zero, a razão ventilação-perfusão é dita infinita. Neste caso, o ar alveolar torna-se quase igual ao ar umidificado da área morta.
Shunt fisiológico: 
Sempre que a razão ventilação-perfusão está abaixo do normal, há ventilação inadequada para prover oxigênio necessário para nutrir completamente o sangue que flui através dos capilares alveolares com esse gás. A fração do sangue venoso que atravessa os capilares pulmonares não se torna oxigenada, sendo denominado sangue desviado. 
Transporte de O2 e CO2 no sangue e líquidos corporais 
 
I- Transporte de O2 para os Tecidos Corporais: 
O oxigênio move-se dos alvéolos para o sangue dos capilares pulmonares porque a pressão 
parcial de O2 nos alvéolos é maior que no sangue capilar pulmonar 
 
1) Difusão do O2 dos alvéolos para o sangue: 
O oxigênio apresenta uma pressão parcial de 104 mmHg nos alvéolos e uma de 40 mmHg no sangue. 
Em condição de exercício intenso , o maior débito cardíaco promove um tempo reduzido de 
permanência do sangue nos alvéolos.A capacidade de difusão do oxigênio triplica devido ao aumento da área de superfície dos capilares e a razão ventilação-perfusão torna-se próxima do ideal nos apices dos pulmões.
Em condição de não-exercício
o sangue torna-se saturado de O2 pois permanece nos capilares pulmonares três vezes mais tempo do que o necessário
98% do sangue que entra no átrio esquerdo acabou de passar pelos pulmões e tornar-se
oxigenado, com uma PO2 em torno de 104 mmHg.
2% que chegam ao átrio esquerdo vêm da aorta, através da circulação brônquica, que supre os tecidos pulmonares e não é exposta ao ar—fluxo do desvio.
PO2 do sangue do desvio fica em torno de 40 mmHg. Combina-SE nas veias pulmonares com o sangue oxigenado dos capilares alveolares—mistura venosa de sangue faz com que a PO2 do sangue que entra e é bombeado pelo coração esquerdo diminua para cerca de 95 mmHg.
2) O papel da hemoglobina: 
A hemoglobina transporta cerca de 97% do oxigênio na circulação; os outros 3% são 
transportados em estado dissolvido na água do plasma e das células sanguíneas. 
Quando a PO2 é alta, como nos capilares pulmonares, o oxigênio liga-se à hemoglobina. 
Quando a PO2é baixa, como nos capilares teciduais, o oxigênio é liberado da hemoglobina.
3) Fatores que desviam a curva de dissociação de oxiemoglobina: 
pH
↓pH do valor normal de 7,4 para 7,2, a curva desloca-se em média 15% para a direita. 
↑ pH de 7,4 para 7,6, desloca a curva para a esquerda. 
Concentração de CO2 e H+
Temperatura corporal
2,3- bifosfoglicerato
Desvio da curva de dissociação da hemoglobina para direita:
-↓pH,↑temperatura,↑CO2,↑2,3 bifofosglicerato
Desvio da curva de dissociação da hemoglobina para esquerda:
-↑pH,↓temperatura,↓CO2,↓2,3 bifofosglicerato
Efeito Bohr 
 O desvio da curva para a direita em resposta a aumentos nas concentrações de CO 2 e H+ no sangue efeito de intensificar a liberação de oxigênio do sangue para os tecidos e intensificar a oxigenação do sangue nos pulmões, assim explicado: quando o sangue atravessa os tecidos, CO2 difunde-se das células para o sangue, o que aumenta a PCO2 sanguínea, aumenta a concentração de H2CO3 e H+ no sangue. 
Deslocam a curva de dissociação de oxigênio-hemoglobina para baixo e para a direita, 
forçando o oxgiênio para fora da hemoglobina, ↑2,3 bifosfoglicerato no sangue fazendo com o oxigênio seja liberado para os tecidos a uma Po2 tecidual de 10 mmHg. 
No exercício físico, vários fatores desviam a curva consideravelmente para a direita, 
liberando, assim, quantidades extras de oxigênio para as fibras musculares. Tais fibras, liberam 
quantidades maiores de CO2 durante o exercício, aumentando, assim, a concentração de H+ no sangue. Além disso, a temperatura muscular geralmente sobe de 2º a 3ºC, o que aumenta ainda mais a liberação de O2. 
 II- Transporte de CO2 no Sangue: 
 
1) Formas químicas no qual é transportado: 
Dissolvida 7% 
Hemácias 70% 
Carbaminoemoglobina (CO2Hgb) e proteína plasmáticas 30%. 
Efeito Haldane 
Quanto mais ácida a hemoglobina, menos ela tende 
Fenômeno em que o CO2 é deslocado do sangue sob estímulo do aumento da combinação de O2-Hb. Desvia a curva para a esquerda
Combinação com O2 torna a Hb mais ácida duas conseqüências:
Hb mais ácida libera o CO2 ligado
Hb mais ácida libera muito H+ para o plasma sanguíneo se ligam ao HCO3 para formar o H2CO ue se dissocia em H2O e CO2 que é liberado do sangue para os alvéolos.
Controle da respiração
Centros Respiratórios 
O centro respiratório do tronco cerebral é formado por vários grupos de neurónios localizados, bilateralmente, no medula oblonga e na ponte. 
1. Centro respiratório dorsal localizado na porção posterior do bulbo responsável pela inspiração e pelos ciclos respiratórios. 
2. Centro pneumotáxico localizado posteriormente na porção superior da ponte e que controla a frequência e os movimentos respiratórios. 
3. Centro respiratório ventral localizado na porção ventrolateral do bulbo pode provocar inspiração ou expiração conforme o grupo de neurónios estimulados. 
Centro respiratório dorsal 
Constituído por neurónios do núcleo do trato solitário responsável pela inspiração.
Recebe fibras aferentes via nervos vago e glossofaríngeo
Quimiorreceptores periféricos
Barorreceptores 
Receptores mecânicos pulmonares
 Envia impulsos aos músculos inspiratórios 
 Diafragma 
 Intercostais externos 
 Escalenos e esternocleidomastoideos
Sinal inspiratório em rampa
 sinal nervoso transmitido para os músculos inspiratórios,principalmente para o diafragma, não representando surto instantâneo dos potenciais de ação. Ao contrário disso, na respiração normal esse sinal exibe início débil com elevação constante, na forma de rampa por cerca de 2 segundos. Então o sinal apresenta uma interrupção abrupta durante aproximadamente os próximos 3 segundos, o que desativa a excitação do diafragma e permite a retração elástica dos pulmões e da parede torácica,produzindo expiração.
 
Centro pneumotáxico
se situa dorsalmente ao núcleo parabraquial da parte superior da ponte e transmite sinais para a área inspiratória. 
O efeito desse centro é: 
Controlar o ponto de desligamento da rampa inspiratória, controlando assim a duração da fase de expansão do ciclo pulmonar (limita a inspiração)
Aumento na frequência respiratória
Centro respiratório ventral
Situados em cada lado do bulbo, em posição rostral núcleo ambíguo e caudalmente ao núcleo retroambíguo. 
Envia impulsos aos músculos inspiratórios acessórios e expiratórios
 Escalenos e Esternocleidomastoideo
 Intercostais internos
 Músculos Abdominais
Sua função se difere do grupo respiatorio dorsal:
 
Os neurônios inativos durante a respiração normal e tranquila, pois esse tipo de respiração é induzido apenas sinais inspiratórios repetitivos do grupo respiratório dorsal.
Os neurônios respiratórios ventrais parecem não participar da oscilação rítmica básicaresponsável pelo controle da respiração.
área respiratória ventral também contribui para o controle respiratório extra.
A estimulação de uns neurônios ao grupo ventral provoca inspiração,enquanto a estimulação de outros leva à expiração. 
Reflexo de Hering-Breuer 
Receptores de estiramento situados nas porções musculares dos brônquios e bronquíolos são responsáveis pela transmissão de sinais através dos nervos vagos até o grupo respiratório dorsal quando os pulmões sofrem estiramento excessivo. Tais sinais influenciam a inspiração de forma semelhante aos sinais provenientes do centro pneumotáxico; ou seja, quando os pulmões sofremuma insuflação excessiva, os receptores de estiramento ativam uma resposta apropriada de feedback que “desativa” a rampa inspiratória, interrompendo a inspiração, aumenta a frequênciarespiratória, assim como o centro pneumotáxico. Só é ativado quando o volume corrente é aumentado em valores superiores à três vezes o normal, sendo um mecanismo protetor para evitar a insuflação pulmonar excessiva. 
 
Controle Químico da Respiração 
Quimiorreceptores periféricos situados nos corpos carotídeos e aórticos. Fibras nervosas aferentes nos corpos carotídeos e aórticos atravessam o nervo de Hering dirigindo-se aos nervos glossofaringeos e posteriormente á área respiratória dorsal do bulbo.
Receptores enviam impulsos via nervos vago e glossofaríngeo
Estimulados por ↓O2 arterial e ↑CO2 e H+ arterial
Quimiorreceptores centrais ou Área quimiossensível situados na porção ântero-lateral do bulbo, são banhados pelo LCE (líquido cérebro-espinhal).
Como ocorre a ativação desses receptores? A difusão de dióxido de carbono pelo LCE, há liberação de íons H+, esses íons, por sua vez, é que estimulam os centros.
Controle mecanorreceptor
Receptores de estiramento pulmonar
Reflexo Hering-Beuer via nervos vagos 
Controle do receptores irritantes situados no pulmão e brônquios
Cigarro
Ar frioPoeira 
Tosse
Muco 
Broncoconstricção
Receptores Juxtapulmonares (J)
Respiração rápida e lenta Respiração rápida e lenta
Sistema nervoso autonômico