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Fisiologia do Sistema Respiratório

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Cristina Márcia Dias - PhD 
Cristina Márcia Dias – Fisioterapeuta PhD 
Professora Titular 
Coordenadora do Curso de Fisioterapia 
 
ANATOMIA E FISIOLOGIA DO 
SISTEMA RESPIRATÓRIO 
Cristina Márcia Dias - PhD 
• Os pulmões humanos apresentam um desenvolvimento estrutural complexo que 
garante a manutenção da estabilidade do tecido pulmonar e permite o desempenho 
eficiente de sua função principal, a troca gasosa entre o ar inspirado e o sangue 
circulante. 
 
Cristina Márcia Dias - PhD 
• Os pulmões ocupam a maior parte da caixa torácica e apresentam uma notável 
mobilidade durante a respiração. 
• São revestidos externamente por um folheto visceral da pleura, que ainda conta 
com um folheto parietal para cobrir a cavidade torácica. 
• Os dois folhetos estão separados apenas por uma mínima quantidade de líquido. 
• Os pulmões são mantidos numa posição estável dentro da caixa torácica pelo hilo, 
por onde as vias aéreas, vasos e nervos penetram a partir do mediastino, e pelo 
ligamento pulmonar. 
 
Cristina Márcia Dias - PhD 
• Através de uma extensa 
superfície, ocorre a absorção de 
oxigênio (O2) e sua ligação à 
hemoglobina e efetua-se a 
liberação da maior parte do 
dióxido de carbono (CO2) 
produzido pelo organismo. 
 
Cristina Márcia Dias - PhD 
Cristina Márcia Dias - PhD 
• A partir da traquéia, as vias aéreas se dividem 
em duas porções, uma proximal ou de 
condução, e outra distal, de difusão, ou de 
trocas gasosas. 
• As vias aéreas de condução são constituídas 
pelas subdivisões sucessivas desde a traquéia 
até os bronquíolos terminais, compreendendo os 
brônquios principais, os lobares, os 
segmentares, os subsegmentares e os 
bronquíolos. 
• A traquéia se origina na laringe ao nível da 
cartilagem cricóide e mede de 10 a 11 cm, 
terminando na carina, bifurcando-se em 
brônquios principais direito e esquerdo. 
Cristina Márcia Dias - PhD 
• O brônquio principal esquerdo é mais longo 
que o direito. 
• Os brônquios principais se dividem 
progressivamente, de forma dicotômica, na qual 
cada geração dá origem a dois ramos 
brônquicos de diâmetro e comprimento menores 
que o ramo de origem. 
• Nas vias aéreas de condução não são 
realizadas as trocas gasosas, mas sim a 
condução propriamente dita, a umidificação, o 
aquecimento e a esterilização do ar inspirado. 
Cristina Márcia Dias - PhD 
•As vias aéreas de troca gasosa compreendem 
as porções distais da árvore respiratória, sendo 
representadas pelos bronquíolos respiratórios e 
pelos ductos e sacos alveolares, de cujas 
paredes se originam as unidades de troca 
gasosa, propriamente ditas, os alvéolos. 
Cristina Márcia Dias - PhD 
• A parede das vias aéreas de condução apresenta um padrão básico de 
distribuição dos seus elementos nas camadas: mucosa, que consiste no epitélio 
de revestimento, na membrana basal epitelial e na fina lâmina própria; 
submucosa, que contém matriz de tecido conjuntivo, camada muscular, 
glândulas submucosas e placas cartilaginosas; e adventícia, composta por tecido 
conjuntivo contendo o suprimento neurovascular. 
Cristina Márcia Dias - PhD 
• À medida que se caminha em direção aos bronquíolos terminais, a estrutura básica 
da parede das vias aéreas apresenta modificações que se ajustam às necessidades 
funcionais de cada segmento. 
• A cartilagem determina uma estrutura “rígida” à traquéia e aos brônquios principais. 
À medida que se caminha para a periferia dos pulmões, os anéis cartilaginosos 
desaparecem e são substituídos por placas irregulares de cartilagem. 
Cristina Márcia Dias - PhD 
• As fibras musculares lisas variam em tamanho e orientação ao longo das vias 
aéreas. A quantidade de músculo liso é maior nas vias aéreas extrapulmonares e 
diminui progressivamente até os bronquíolos. 
• As glândulas submucosas diminuem pouco a pouco em número, tornando-se 
ausentes ao nível dos bronquíolos. O epitélio de revestimento vai se achatando, com 
rarefação dos cílios, tornando-se cubóide nos bronquíolos terminais, onde as células 
mucosas não estão presentes. 
Cristina Márcia Dias - PhD 
Trapnell B. e cols., N.Eng.J.Med. 2003, 349:2527-39 
• Os alvéolos se constituem em estruturas saculares destinadas às trocas gasosas entre 
o ar inspirado e o sangue circulante. Número total: 300 milhões. Superfície: 70/100 m2. 
• São revestidos pelos pneumócitos tipo I e tipo II. 
• Pneumócitos tipo I: constituem as células de sustentação do septo alveolar. Compõe a 
barreira alvéolo-capilar. 
• Pneumócitos tipo II: função de renovação do epitélio e de produção, armazenamento e 
produção do surfactante pulmonar. 
• Outras células: macrófagos, células endoteliais e células do interstício. 
Cristina Márcia Dias - PhD 
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Cristina Márcia Dias - PhD 
Cristina Márcia Dias - PhD 
GRADIENTES PRESSÓRICOS NA 
VENTILAÇÃO 
Cristina Márcia Dias - PhD 
Volume (L) 
Fluxo (L/s) 
Pressão 
Pleural (mmHg) 
Pressão 
Alveolar (mmHg) 
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PRESSÕES PLEURAL E ALVEOLAR 
• Antes da inspiração, a pressão pleural é de 
aproximadamente -5 cmH2O e a pressão 
alveolar é de 0 cmH2O. O gradiente de pressão 
transpulmonar é de aproximadamente -5 cmH2O 
no repouso. Esse gradiente de pressão mantém 
os pulmões em seus volumes de repouso. As 
pressões alveolar e de abertura das vias aéreas 
(pressão bucal) são iguais a zero. Nenhum gás 
se move para dentro ou para fora do trato 
respiratório. 
Volume 
Fluxo 
Pressão Pleural 
Pressão Alveolar 
Cristina Márcia Dias - PhD 
PRESSÕES PLEURAL E ALVEOLAR 
• A inspiração começa quando o esforço 
muscular expande o tórax. A expansão torácica 
provoca uma diminuição na pressão pleural. 
Quando a pressão pleural cai, o gradiente de 
pressão transpulmonar aumenta, fazendo com 
que os alvéolos se expandam. Quando os 
alvéolos expandem, suas pressões caem abaixo 
da pressão de abertura das vias aéreas. Esse 
gradiente de pressão faz com que o ar flua da 
abertura das vias aéreas até os alvéolos, 
aumentando seu volume. 
Volume 
Fluxo 
Pressão Pleural 
Pressão Alveolar 
Cristina Márcia Dias - PhD 
PRESSÕES PLEURAL E ALVEOLAR 
• A Ppl continua a diminuir até o final da 
inspiração. A pressão alveolar atinge o equilíbrio 
com a atmosfera, diminuindo o fluxo inspiratório a 
zero. Ao final da inspiração a pressão alveolar 
retorna a zero. No final da inspiração o gradiente 
de pressão transpulmonar atinge seu valor 
máximo de aproximadamente -10 cmH2O. 
Volume 
Fluxo 
Pressão Pleural 
Pressão Alveolar 
Cristina Márcia Dias - PhD 
PRESSÕES PLEURAL E ALVEOLAR 
• Quando a expiração começa, o tórax retrai e a 
Ppl começa a aumentar. Quando a pressão 
pleural aumenta, o gradiente de pressão 
transpulmonar diminui e os alvéolos começam a 
desinsuflar. Quando os alvéolos se tornam 
menores, a pressão alveolar ultrapassa a da 
abertura das vias aéreas. Esse gradiente de 
pressão transrespiratório faz com que o ar se 
mova dos alvéolos em direção à abertura das vias 
aéreas. Quando a pressão alveolar atinge o nível 
da pressão atmosférica, o fluxo cessa e um novo 
ciclo começa. 
Volume 
Fluxo 
Pressão Pleural 
Pressão Alveolar 
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COMPLACÊNCIA RESPIRATÓRIA 
Crs = V / P 
A complacência respiratória (Crs) é 
definida como a variação de volume 
dividida pela variação de pressão. A 
pressão de insuflação é a diferença 
entre as pressões alveolar e pleural 
(gradiente de pressão transpulmonar). 
A complacência respiratória do adultosaudável é de cerca de 200 
mL/cmH2O. 
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COMPLACÊNCIA PULMONAR 
Cristina Márcia Dias - PhD 
MATRIZ EXTRACELULAR 
• Os pulmões possuem uma matriz extracelular 
(MEC) com uma distribuição peculiar, que 
desempenha um papel fundamental na manutenção 
da estrutura pulmonar e nas propriedades mecânicas 
do tecido pulmonar. 
• O arranjo das fibras se faz de três maneiras: 1. feixe 
axial das vias aéreas maiores até ductos; 2. feixe 
pleural que se estende da pleura até o parênquima; 
3. feixe septal que une os outros dois elementos. 
• Constituintes: fibras colágenas, fibras elásticas, 
proteoglicanos e glicoproteínas. 
Cristina Márcia Dias - PhD 
SURFACTANTE PULMONAR 
Trapnell B. e cols, N.Eng.J.Med. 2003, 349:2527-39 
Cristina Márcia Dias - PhD 
SURFACTANTE PULMONAR 
• O surfactante pulmonar é um conjunto de lipídios e proteínas secretado por células epiteliais 
alveolares especializadas chamadas de pneumócitos granulares ou tipo II. 
• Tais células localizam-se nos alvéolos, são ricas em mitocôndrias e armazenam surfactante 
em corpos lamelares. 
• O surfactante pulmonar é uma substância complexa composta por 90% de lipídios e 10% de 
proteínas. Os fosfolipídeos são seus principais componentes, sendo os principais constituintes 
a dipalmitoilfosfatidilcolina (40%), fosfatidilcolina monoenóica (25%) e o fosfatidilglicerol (10%). 
• A função biológica, bem como, a atividade de superfície do surfactante, é atribuída aos 
fosfolipídeos, especialmente à fosfatidilcolina. O surfactante pulmonar exerce importante papel 
fisiológico diminuindo a tensão superficial, mantendo a estabilidade alveolar, reduzindo o 
trabalho respiratório e protegendo da transudação alveolar. 
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SURFACTANTE PULMONAR E ESTRUTURA 
ALVEOLAR 
Cristina Márcia Dias - PhD 
RESISTÊNCIA DAS VIAS AÉREAS 
Rrs = Pres,rs / V´ 
R = 8..L / .r4 
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FUNÇÃO DOS MÚSCULOS 
RESPIRATÓRIOS 
Cristina Márcia Dias - PhD 
MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS 
1. Inspiratórios 
Principais: diafragma; intercostais 
paraesternais; intercostais externos; 
escalenos. 
 
Acessórios: esternocleidomastóideo; trapézio; 
peitoral maior. 
 
2. Expiratórios 
Abdominais (reto do abdomen; transverso do 
abdomen; oblíquo interno e oblíquo externo). 
Intercostais internos. 
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MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS 
Cristina Márcia Dias - PhD 
MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS 
INTERCOSTAIS 
De Troyer, 1988 
Cristina Márcia Dias - PhD 
MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS 
Inervação 
Motora 
Tobin 1988 
Cristina Márcia Dias - PhD 
Vias voluntária (cortical) 
e automática (bulbar) de 
controle da respiração. 
Laghi & Tobin, Am J Respir Crit Care Med. 
168: 10-48, 2003. 
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• A principal função do sistema respiratório é promover a remoção do 
CO2 do sangue e o fornecimento de quantidade suficiente de O2 para o 
sangue que deixa a circulação pulmonar 
• As trocas de gases no organismo ocorrem por meio do fluxo de gases, 
do fluxo de soluções de gases e da difusão de gases através dos 
tecidos 
TRANSPORTE DE GASES 
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• Composição do ar ambiente seco: 
 O2 = 20,93% CO2= 0,04% N2 = 79,03% 
• Pressão Parcial de um gás no ar seco: 
Pparcial x = F x X Pressão Barométrica (760mmHg) 
• Pressão Parcial de um gás no ar inspirado: 
• Pparcial x = Fi x X (PB – PH2O) 
• Pressão Parcial do O2 no ar inspirado: 
PO2 = 20,9 X (760 – 47) = 149 mmHg 
 
 
 
 
 
 
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Difusão 
• A difusão é um processo passivo simples 
• Barreira alvéolo-capilar 
 espessura: 0,3 µm área: 75 a 100m2 
 
 
• A difusão obedece à lei de Fick 
 V’ gás α D. A. (∆P ) 
 E 
 V’ = quantidade de gás difundido 
 D = constante de difusão 
 A = área de superfície 
 ∆P = diferença entre a pressão arterial e alveolar 
 E = espessura da barreira 
 
 
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Difusão através de um tecido 
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Barreiras da Membrana Alvéolo-Capilar 
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Transporte de gases no sangue 
 
Oxigênio 
• O 02 arterial é transportado de duas maneiras: 
 1- como 02 dissolvido em solução física (no plasma); 
 - 2- na forma de composto químico com a hemoglobina. 
 
 
• Oxigênio dissolvido – lei de Henry 
 
 Para cada mmHg de PO2, há 0,003ml de O2 /100ml de sangue - 
(0,003%) 
 
 Sangue arterial normal = PO2 de 100mmHg 
 0,3 vol % de oxigênio dissolvido 
 
 
 
 
 
 
 
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Oxigênio combinado com a hemoglobina 
• 98,5% do oxigênio apresenta-se combinado com a Hb 
 O2 + Hb <=> HbO2 (oxiemoglobina) 
 4 O2 + Hb <=> Hb (O2)4 
 
 
 
Rocco, P. R. M. Zin, W. A. Fisiologa Respiratória Aplicada. Guanabara Koogan, 2009 
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• Capacidade de O2 = 
 Hb(g) x 1,34 mL de O2 
 
• Em 100mL de sangue 
 = 15g de Hb 
 Hb inteiramente saturada = 
20,1 mL de O2 
 
• Saturação da Hb: 
 HbO2 x 100 
 Hb total 
 
 
Cristina Márcia Dias - PhD 
Transporte de Dióxido de Carbono no sangue

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