FISIOLOGIA - SISTEMA RESPIRATÓRIO

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SISTEMA RESPIRATÓRIO.
Descreva e exemplifique as funções do Sistema Respiratório.
O sistema respiratório é formado por todos os órgãos que têm como função exercer alguma participação na troca gasosa entre o meio interno e externo, sendo a hematose pulmonar o que torna possível a respiração celular.
Dentre as funções do sistema respiratório, se encontram:
-Troca de gases
-Regulação da homeostasia e pH corporal
-Proteção contra substâncias irritantes e patógenos isolados 
-Vocalização
Sendo sua principal função, suprir os tecidos com O2 e remover dos tecidos o produto gasoso do metabolismo celular, ou seja, o CO2. = HEMATOSE
2. Sobre a Anatomia Funcional dos pulmões:
 a. Descreva as subdivisões do trato respiratório e suas respectivas funções.
O trato respiratório pode ser dividido em dois, trato respiratório inferior e superior. O trato respiratório superior é composto por órgãos que estão localizados fora da caixa torácica, como o nariz externo, cavidade nasal, faringe, laringe e parte superior da traqueia. 
Já o trato respiratório inferior é composto por órgãos localizados na cavidade torácica, como a parte inferior da traqueia, brônquios (árvore traqueobrônquica), bronquíolos, alvéolos, pulmões, camadas de pleuras que revestem os pulmões e músculos que formam a cavidade torácica. 
Pelo fato de o aparelho respiratório ter comunicação com o meio externo, isso o torna mais susceptível a infecções do que outros sistemas que não mantem contato com o meio externo. Por conta disso, as estruturas presentes no trato respiratório superior tem função de filtrar, aquecer e umidificar o ar, protegendo a superfícies do trato respiratório inferior de susceptíveis bactérias, agindo como um sistema de proteção. 
b. Descreva e justifique a assertiva de os “pulmões flutuam na cavidade torácica”.
A afirmativa de que os pulmões flutuam na caixa torácica diz respeito ao fato de que os pulmões não mantem conexões com as paredes da caixa torácica, pois ficam suspensos no hilo, localizado no mediastino. Com isso, os pulmões flutuam na cavidade torácica, onde há líquido pleural que lubrificam os pulmões e os fazem deslizar livremente conforme o tórax expande ou contrai. 
3. Sobre o Processo de VENTILAÇÃO: 
a. Defina o conceito de “Ventilação”.
A respiração tem por objetivo, fornecer O2 para os tecidos e remover o CO2, contudo pode-se dividir este fenômeno em quatro eventos, um deles sendo a ventilação.
Ventilação é o processo mecânico pelo qual o ar é inalado e exalado pelos pulmões e vias aéreas ou o volume de ar mobilizado pelos pulmões por minuto (litros por minuto). Tendo: Ve = VC x FR 
VC = Volume Corrente (Litros)
FR = Frequência Respiratória 
 Repouso: 6 litros = 0,5 . 12 
 Máxima: 150 litros = 3,0 . 50
b. Descreva detalhadamente o conceito “Mecânica Respiratória” ou “Bomba Respiratória”.
A mecânica respiratória ou mecânica ventilatória é a utilização de O2 e produção de CO2 através das diferentes pressões do ar ao entrar e sair do sistema respiratório, para isso usasse mecanismos de bomba. Este mecanismo são os músculos da respiração, responsáveis pela expansão e contração pulmonares. 
 O ciclo respiratório é definido por 2 movimentos, inspiração e expiração, sendo:
 A inspiração - fase do ciclo em que ocorrem a expansão do tórax e a entrada de ar nos pulmões.
A expiração - fase em que ocorrem o retorno ou diminuição das dimensões do tórax e a saída do ar dos pulmões.
Os pulmões podem sofrem expansão e retração por duas maneiras: 
Pelos movimentos do diafragma para baixo e para cima, afim de aumentar ou diminuir a curva torácica.
Pela elevação e abaixamento das costelas para aumentar e diminuir o diâmetro ântero-posterior da cavidade torácica. 
A respiração normal é realizada da primeira forma, movimento do diafragma. Sendo que, durante a inspiração o diafragma se contrai e traciona as superfícies inferiores dos pulmões para baixo. Durante a expiração o diafragma relaxa, e a retração elástica dos pulmões, da parede torácica e as estruturas abdominais comprimem os pulmões. 
Durante uma respiração intensa, as forças elásticas não conseguem promover a expiração de modo rápido ao qual é necessário, com isso, é necessário a contração dos músculos abdominais, que forçam o conteúdo abdominal para cima contra o diafragma, promovendo a expiração. 
c. Descreva detalhadamente a relação existente entre volumes e capacidades respiratórias.
Capacidade dos pulmões de expandir e retrair durante a ventilação, seus limites inspiratórios e expiratórios estão relacionados ao conceito de volume e capacidade respiratória.
Frequência respiratória (FR) é tida como a quantidade de ciclos ventilatórios que realizamos por minuto. Em condições normais de FR, os ciclos ventilatórios são em torno de 12 a 16 respirações por minuto, contudo, seus volumes podem ser variáveis conforme idade, sexo, atividade física e doença.
Sendo assim, temos 4 volumes respiratórios aos quais agem sobre os pulmões: 
Volume Corrente (VC): volume de ar inspirado ou expirado na ventilação calma = 0,5L.
 Volume de Reserva Inspiratória (VRI): volume inspirado acima do VC com força máxima = 3,0L.
Volume de Reserva Expiratória (VRE): volume máximo extra de ar expirado após uma expiração calma = 1,1L.
Volume Residual (VR): volume de ar que fica nos pulmões após a expiração forçada = 1,2L.
As capacidades respiratórias representam a soma de dois ou mais volumes pulmonares, que são importantes durante a espirometria, que detecta doenças obstrutivas ou restritivas do sistema respiratório.
 1- Capacidade Inspiratória (CI): VC + VRI = 3,5L.
 2- Capacidade Residual Funcional (CRF): VRE + VR = 2,3L.
 3- Capacidade Vital: VRI + VC + VRE = 4,6L.
 4- Capacidade Total: CV + VR = 5,8L
 d. O que é ventilação minuto, e qual a diferença que pode ocorrer entre o repouso e o exercício.
A ventilação minuto (VM) é a quantidade total de ar novo que entra nas vias respiratórias a cada minuto, que equivale ao volume corrente (VC) multiplicado pela frequência respiratória (FR). VM = VC X FR 
Repouso: 6 litros = 0,5 x 12 
Máxima (exercício): 150 litros = 3,0 x 50
e. Qual a diferença entre ventilação minuto e ventilação alveolar minuto? Justifique conceitualmente.
Ventilação minuto é a quantidade total de ar novo que entram nas vias respiratórias por minuto, já a ventilação alveolar é velocidade de ar novo que chega nos alvéolos.
Taxa de ventilação alveolar:
 Va minuto = Va . FR
 Va minuto = 350mL . 12 
 Va = 4.250mL 
É diferente o volume total do ar que entra nas vias respiratórias do que o ar que alcança os alvéolos, pois durante a inspiração o ar passa pelo trato respiratório superior, onde é aquecido e umidificado para que ocorram as trocas gasosas (hematose). Com isso, parte do volume do ar acaba não alcançando os alvéolos, pois é “dissipado” em outras estruturas do trato respiratório.
4. Qual a importância das pressões respiratórias, da complacência e elasticidade pulmonar para a compreensão do processo de ventilação? Justifique. Exemplifique condições patológicas que alteram a fisiologia normal da ventilação.
No conceito de pressões respiratórias, a lei de Boyle diz que a pressão absoluta e o volume de ar confinados são inversamente proporcionais se a temperatura permanecer constante em um sistema fechado. 
A pressão num determinado ambiente é inversamente proporcional à outro, ou seja, quanto maior o volume de ar na caixa torácica, maior a dos alvéolos. 
Lei de Boyle: P1 V1 = P2 V2
Com isso, os pulmões “flutuam” na caixa torácica (líquido intersticial), se mantendo expandido e revestido por membrana pleural (líquido pleural) que também se expande. 
Pressão Intrapleural: Responsável por manter os pulmões expandidos. 
Media = 5mmHg 
Durante a inspiração = -8mmHg 
Durante a expiração = -2mmHg
1mmHg = 1,35 cm de água 
1cm de água = 0,7355 mmHg
Em casos de pneumotórax, há a “sucção do líquido” pleural (entrada do líquido pleural paraos pulmões), causando uma pressão pleural negativa onde como resultado os alvéolos se colapsam. Contudo, o papel do sistema linfático é importante, pois drenam o líquido pleural durante o fluxo linfático, pois são vastos e chegam aos pulmões. 
Há também casos em que há o acumulo de fluído pleural (derrame pleural), o que dificulta o trabalho normal dos pulmões e causam graves complicações durante a respiração. 
As pressões respiratórias existentes são: 
Pressão Pleural = pressão do líquido pleural.
Pressão Alveolar = pressão do ar no interior dos alvéolos pulmonares. 
Pressão Transpulmonar (ou pressão de recuo) = diferença entre a pressão alveolar e a pressão pleural.
A elasticidade pulmonar está relacionada ao trabalho produzido durante a respiração, ocorrendo 3 fenômenos durante a inspiração: 
 Trabalho Elástico: expansão do pulmão contra as forças elásticas do pulmão e tórax.
Trabalho de Resistencia Tecidual: força necessária para sobrepujar a viscosidade pulmonar.
Trabalho de Resistência das vias aéreas: força para vencer as resistência de entrada do ar. 
Durante a ventilação calma usasse 3 a 5% da energia total do corpo, já durante a ventilação forçada há um aumento de até 50% de energia utilizada. 
Já a complacência pulmonar é realizada durante a ventilação adequada, que depende da capacidade dos pulmões em se expandir (complacência). 
Complacência Pulmonar = expansão dos pulmões por cada unidade de “pressão transpulmonar” = 200mL/cm H2O.
A complacência pulmonar tem como característica, ser determinada pelas forças elásticas do pulmão. O tecido pulmonar é formado por elastina e colágeno, o que colaboram para sua maior expansão durante o trabalho de respiração e a força elástica causada pela tensão superficial do liquido que reveste as paredes internas dos alvéolos e outros espaços do pulmão.
Há também a complacência torácica associada a pulmonar, sistema combinado
 Pulmão- Tórax = ½ do Pulmão isolado!
Complacência do Sistema = 110 mL por cm de pressão de H2O.
Limitações do Tórax: expansão dos pulmões em grandes volumes ou compressão em pequenos volumes!
Quando os pulmões estão cheios de ar, existe uma interface entre o líquido de revestimento alveolar e o ar nos alvéolos. A tensão superficial ao qual determina a complacência pulmonar se modifica na presença de solução salina nos pulmões, onde não há interface ar-líquido, de modo que não há o efeito da tensão superficial. 
 
Cheio de solução salina: Tensão superficial = 2/3 da força de retração 
Cheio de ar: Fibras elásticas = 1/3 da força de retração 
As forças elásticas de tensão superficial dos pulmões também se modificam acentuadamente na ausência de “surfactante” no líquido alveolar. 
O surfactante é produzido pelas células alveolares tipo II e age como agente tensoativo na água, isto é, diminui a tensão superficial da água que causa o fechamento dos alvéolos pulmonares. Tensão superficial é quando a água forma uma superfície com o ar, moléculas de água na superfície da água exercem entre si uma forte atração adicional, consequência disto é que a superfície da água tende a se contrair. Temos como explicação deste fenômeno a Lei de LaPlace, lei da física que relaciona a variação de pressão na superfície que separa dois fluidos de distinta natureza com as forças de ligação molecular. 
A ausência de surfactante, causa colapso dos alvéolos pulmonares, levando a quadros de síndrome da angustia respiratória, comum em recém-nascidos.
Fibrose cística é uma patologia relacionada à diminuição da complacência pulmonar, onde o muco obstrui a passagem de ar nas vias aéreas, se acumulando nos alvéolos e prejudicam a complacência pulmonar durante o trabalho respiratório. 
Já o enfisema pulmonar está relacionado ao aumento da complacência pulmonar e perda da elasticidade, devido à exposição constante a poluente ou tabaco, levando à destruição dos alvéolos, estruturas responsáveis pela troca de oxigênio. Uma vez o pulmão expandido, não consegue voltar a sua posição inicial. 
5. Sobre o Processo de PERFUSÃO: 
a. O que é perfusão e qual a importância desse processo para a respiração externa e interna? 
Perfusão é o processo pelo qual o sangue venoso procedente do coração chega aos capilares dos alvéolos, carregando oxigênio para a nutrição tecidual. 
Esse processo é importante para haja a distribuição de oxigênio pelo sangue para as regiões pulmonares onde ocorrem a hematose, principalmente na respiração externa.
Há dois tipos de respiração: 
Respiração Externa = processo de absorção de oxigênio e retirada de gás carbônico pelos pulmões, conhecida como circulação pulmonar ou pequena circulação. 
Respiração Interna = processo onde as células do corpo utilizam o oxigênio e liberam o gás carbônico (troca de gases, O2 e CO2 entre os capilares sistêmicos e células teciduais), conhecido como circulação sistêmica ou grande circulação.
Re spi ração exte rna é o p rocess o de absorção de ox igêni o de re ti rada de gas carboni co 
pel os os pulmões , e ss e proce sso é conhe ci do como circulação pul mon ar ou pe que na 
ci rcul ação
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Re spi ração exte rna é o p rocess o de absorção de ox igêni o de re ti rada de gas carboni co 
pel os os pulmões 
 Subs. Toxicas 
Respiração interna = O2 + nutrientes energia/respiração celular Vapor D’água 
 CO2 
 Realizada pela mitocôndria 
 
 b. Descreva as características fundamentais da circulação pulmonar que determinam a condição do sistema ser de “baixa pressão e alta complacência”. Justifique com auxilie de um ou mais gráficos.
Os vasos pulmonares, em específico a artéria pulmonar, estende-se além do ventrículo direito, dividindo-se em ramos principais esquerdo e direito que suprem os dois pulmões. Todos os ramos da artéria pulmonar são muito curtos, porém toas as artérias pulmonares, mesmo as menores, tem diâmetro maior ao das artérias sistêmicas correspondentes. Isso faz com que, somada a fina espessura de suas paredes e distensibilidade dos vasos, confira à arvore arterial pulmonar complacência muito grande.
Esta alta complacência permite que as artérias pulmonares acomodem cerca de dois terços do debito sistólico do ventrículo direito. 
Quanto as pressões no sistema pulmonar, durante a sístole, a pressão da artéria pulmonar é relativamente igual a pressão do ventrículo direito, porém quando a válvula pulmonar se fecha ao final da sístole, a pressão ventricular cai bruscamente, em contrapartida da pressão arterial pulmonar, que cai lentamente à medida que o sangue flui pelos capilares pulmonares. 
Pressões no sistema pulmonar.
Pressão capilar e venosa.
Volume de sangue nos pulmões: 
O volume de sangue nos pulmões é de cerca de 9% do volume sanguíneo total do sistema circulatório. Cerca de 70ml de sangue encontram-se nos capilares, enquanto o restante se distribui entre as artérias. Sendo as veias pulmonares responsáveis por 45% da complacência do sistema. 
c. Por que uma parte do sangue pode não oxigenado? Responda e justifique descrevendo a relação entre pressão hidrostática, perfusão pulmonar e ventilação, baseando-se nos princípios estabelecidos por West (1964). Faça uma figura para exemplificar.
A circulação pulmonar é importante para que haja as trocas gasosas, oxigenação dostecidos pulmonares através do sangue, ao qual transporta oxigênio. 
Sendo assim, nos tecidos o sangue libera oxigênio e transporta gás carbônico. Este sangue não oxigenado, rico em gás carbônico é transportado por diversas veias que desembocam na veia cava superior e inferior. Essas veias levam o sangue não oxigenado para o átrio direito, que segue para o ventrículo direito e de lá é transportado para os pulmões pelas artérias pulmonares. 
Assim, chegando aos pulmões o sangue libera o gás carbônico e absorve o oxigênio que foi captado do meio externo pelo sistema respiratório. Dá-se então a hematose, ocorrendo a oxigenação do sangue. 
Relacionando este fenômeno com a pressão hidrostática, visto que pode-se haver diferentes efeitos sob o gradiente de pressão nos pulmões, um adulto normal e ereto tem a parte mais inferior do pulmão, cerca de 30 cm abaixo do ponto mais alto, ou seja, a pressão arterial pulmonar na parte mais inferior é maior que a superior, em cerca de 8mmHg. Isso pois, a pressão hidrostática age no interior dos líquidos, exercida pelo peso do próprio liquido, variando seu valor dependendo da profundidade do ponto considerado. 
Essas diferenças de pressão exercem efeitos consideráveis sobre o fluxo sanguíneo pelas diferentes áreas pulmonares.
Com isso, vemos que em algumas partes do pulmão não ocorrerá a hematose, pois não terá a chegada de sangue o suficiente para fazer as trocas gasosas. Tanto pelo processo de perfusão, onde o sangue precedente do coração desemboca nos capilares dos alvéolos carregando oxigênio, quanto ao processo de ventilação, onde há a troca de ar entre os pulmões e atmosfera. Visto que o efeito dos gradientes de pressão hidrostática nos pulmões sobre o fluxo sanguíneo age sob os determinados processos. 
Conforme as diferenças de pressões exercidas, vemos que, o fluxo na parte superior do pulmão é muito pequeno, em contraponto sua base tem um fluxo cerca de 5x maior. Por conta dessas diferenças, o pulmão é dividido em três zonas distintas de fluxo sanguíneo, denominadas zonas de West. 
Zona 1: Não ocorre fluxo sanguíneo em qualquer momento do ciclo cardíaco, visto que a pressão capilar desta área nunca é maior que a pressão alveolar. (Ápice do pulmão)
Zona 2: Fluxo sanguíneo intermitente durante os picos de pressão arterial pulmonar, visto que a pressão sistólica é maior que a alveolar. Ocorrerá hematose!
Zona 3: Fluxo sanguíneo continuo, visto que a pressão capilar alveolar permanece maior que a pressão alveolar durante todo o ciclo cardíaco.
 Em condições normais, os pulmões só possuem fluxo sanguíneo nas zonas 2 e 3, porém exercícios físicos respiratórios podem estimular as zonas de West, convertendo o ápice de zona 1 para zona 2, e zona 2 para zona 3. 
d. Descreva a diferença entre “espaço morto anatômico” e “espaço morto fisiológico”.
Espaço morto anatômico se refere ao volume de gás que permanece nas vias aéreas na condução (do nariz aos bronquíolos), pois neste ponto não há trocas gasosas.
Espaço morto fisiológico é a soma do espaço morto anatômico com outros volumes gasosos pulmonares (alvéolos) que não participam das trocas gasosas.
(Zona 1 de West: Espaço morto fisiológico) 
Razão Ventilação/Perfusão
Espaço morto fisiológico
e. O que é “desvio fisiológico”? Justifique. 
Desvio fisiológico ou Shunt é uma condição onde o sangue chega aos capilares alveolares do pulmão, mas não há trocas gasosas, difusão de oxigênio e gás carbônico.
Ocorre um desvio fisiológico (shunt) quando os alvéolos se enchem com líquido, fazendo com que a área pulmonar não seja ventilada embora esteja recebendo líquido. Shunt refere-se a perfusão sem ventilação. 
O desvio fisiológico é a principal causa de hipoxemia em edema pulmonar e pneumonia, casos em que o pulmão se consolida. 
 Área bem ventilada 
 Hipercapnia
 Área de Shunt
 = PO2 baixa (40mmhg)
 Hipoxemia 
6. Sobre o Processo de DIFUSÃO: 
a. O que é difusão e qual a importância desse processo para a respiração externa e interna? 
Difusão é o processo em que o oxigênio do ar contido nos alvéolos passa sangue ao mesmo tempo que o gás carbônico contido no sangue passa para os alvéolos. As trocas gasosas entre o meio externo e as superfícies respiratórias ocorrem por meio da difusão.
Todos os gases de interesse fisiológico para a respiração são moléculas simples que são livres para movimentar-se entre si, constituindo o processo de difusão. Este processo também se aplica aos gases dissolvidos nos líquidos e nos tecidos do organismo.
Este é um processo importante para que haja os fenômenos da respiração interna e externa, que necessitam das trocas gasosas para serem realizadas. Sendo importante a deposição de oxigênio nos tecidos pulmonares e retirada do gás carbônico. 
b. Descreva as principais leis que embasam o processo de difusão.
A difusão efetiva de um gás em uma direção é consequência do efeito do gradiente de pressão. Explicasse, pois, se uma câmera de gás ou uma solução tiverem concentração elevada de determinado gás em uma das extremidades da câmera, e com baixas concentrações na outra extremidade, a difusão efetiva do gás ocorrerá da área de alta concentração para área de baixa concentração. A razão disso é que existem muito mais moléculas na extremidade A da câmara para difundir-se na direção da extremidade B do que moléculas para se difundir na direção oposta. 
Com isso, durante o processo de difusão, as moléculas migram de local de maior concentração para o de menor concentração, gerando uma maior pressão parcial. 
A física da difusão gasosa, consiste em 5 leis, as quais são: 
Lei de Boyle: Relação pressão volume. 
A redução do volume aumenta as colisões e aumenta a pressão 
P1 V1 = P2 V2
Lei dos gases: Se deslocam de local com maior pressão para menor pressão.
Sendo que, a difusão tende a igualar a pressão de um gás. Quanto maior o numero de moléculas, maior a pressão do gás.
Lei de Dalton: Pressão parcial dos gases.
Pressão total da mistura de gases é a soma da pressão individual de cada gás.
Pressão parcial gás = pressão individual do gás na mistura Taxa de difusão!
Ar = pressão maior que a de CO2 para ser difundido.
Lei de Henry: Solubilidade dos gases. 
Pressão parcial = concentração + coeficiente de solubilidade. 
CO2 é atraído pela água, tendo alto grau de solubilidade = pressão parcial.
 O2 é repelido pela água = pressão parcial.
 Durante o processo de hidrólise, formam-se moléculas de água., sendo 97% dependentes de eletrólitos e 3% livres no plasma. No processo de solubilidade, quanto maior a pressão exercida pelo gás, maior o número de choques e maior a penetração do gás no líquido.
Quanto maior a temperatura, maior a umidade máxima absoluta, e maior a pressão de vapor de água. 
Umidade máxima (UM): representa a quantidade máxima de vapor de água que pode existir na fase gasosa de uma determinada atmosfera.
Na presença da pressão do vapor da água, a mistura de gases é diluída e umidificada, estando assim em equilíbrio com a água.
Há quatro fatores importante relacionadas a física de difusão dos gases que irão afetar a capacidade de difusão da membrana respiratória, são eles:
- Espessura da membrana. - Área de superfície da membrana. - Coeficiente de Difusão.
- Diferença de pressão parcial do gás entre os dois lados da membrana.
Sendo que, a capacidade de difusão da membrana respiratória está relacionada ao volume de um gás que se difundirá através da membrana respiratória a cada minuto, por uma diferença de 1mmHg de pressão parcial. 
Leide Fick: Capacidade de difusão da membrana respiratória.
Temos:
Taxa Difusão ɑ
Área de Superfície X Gradiente de Concentração X Permeabilidade de Membrana
Espessura da Membrana
Permeabilidade da membrana = constante.
Área de superfície diretamente proporcional 
Gradiente de concentração diretamente proporcional 
Espessura da membrana inversamente proporcional 
Lei de difusão de Fick:
c. Como essas leis podem explicar o “mal da montanha”? 
O mal da montanha é tido como um distúrbio causado pela falta de oxigênio em altitudes elevadas. O distúrbio pode ter várias formas. À medida que a altitude aumenta, a pressão atmosférica diminui e menos moléculas de oxigênio estão disponíveis no ar mais rarefeito. Esta diminuição afeta o corpo de muitas maneiras: a frequência e a profundidade da respiração aumentam, alterando o equilíbrio entre gases nos pulmões e no sangue, elevando a alcalinidade do sangue e alterando a distribuição de sais (potássio e sódio) nas células. Como consequência, a água é distribuída de modo diferente entre o sangue e os tecidos.
Sendo assim, quanto maior a altitude, menor a disponibilidade de oxigênio para ocorrer as trocas gasosas, e conforme as leis da física de difusão gasosa, o coeficiente de difusão diminui, fazendo chegar menos ar aos alvéolos, consequentemente haverá menos trocas gasosas (hematose).
A capacidade de difusão da membrana respiratória diminui, pois, o volume de gás escasso aumentará a pressão parcial durante a respiração. 
Alterações patológicas que afetam as trocas gasosas: 
d. Descreva detalhadamente a importância fisiológica da renovação do ar alveolar.
e. Descreva a fisiologia normal do processo para os gases O2 e CO2 através da membrana respiratória (alvéolos) e nas células. 
7. Sobre o Processo de TRANSPORTE: 
a. Qual é a importância do Sistema de Transporte de Gases realizado pelo sangue? Justifique. 
b. Descreva como é realizado o transporte do oxigênio (O2) no meio líquido (sangue), e caracterize, com auxílio de um gráfico, a curva de dissociação oxigênio-hemoglobina. 
É por difusão que as moléculas de O2 movem-se do gás alveolar para o sangue que percorre os capilares pulmonares. É também por difusão que esse gás move-se do capilar sistêmico até as mitocôndrias nos diversos órgãos sistêmicos. O movimento do CO2 é no sentido oposto, mas também processa-se por difusão. Ambos os gases sofrem reações na corrente sanguínea no início e no fim de suas jornadas entre os pulmões e os tecidos periféricos. 
A eficiência do processo de difusão simples pela membrana alvéolo-capilar é grandemente aumentada pela rápida renovação circulatória do sangue em contato com os capilares dos alvéolos pulmonares e dos tecidos pelas rápidas reações químicas que sofrem os gases respiratórios assim que atingem o sangue. As ligações químicas reversíveis da hemoglobina com o O2 e o CO2 são complementares e colaboram consideravelmente para a capacidade de transporte do sangue pela presença de enzimas específicas que aceleram a captação de O2 nas células transportadoras, bem como a combinação de CO2 com a água na corrente sanguínea e pela adequação da circulação sanguínea com o volume de ventilação alveolar em função de exigências metabólicas. 
Diariamente, cerca de 1 kg de cada um dos gases respiratórios é trocado pela atmosfera com os tecidos. A despeito da intensa troca gasosa, a composição do ar alveolar persiste admiravelmente constante, sem alterações bruscas na PaO2 ou PaCO2. Isso ocorre principalmente porque cerca de 10% do ar alveolar é renovado a cada ciclo respiratório, pois o volume corrente é adicionado a uma CRF (Capacidade Residual Funcional) quase dez vezes maior. 
A velocidade do fluxo aéreo decresce enormemente na medida em que nos aproximamos dos alvéolos, pois as sucessivas ramificações da árvore traqueobrônquica aumentam muito a área de secção transversal. Ao nível das unidades de trocas gasosas, não há fluxo mensurável, sendo a renovação do ar alveolar decorrente do processo de difusão molecular. Como a chegada de O2 é superior ao seu consumo pelo sangue venoso que se arterializa, essa difusão da fase gasosa não limita, em condições normais, a quantidade de O2 que atravessa a membrana e combina-se com a hemoglobina. 
A próxima fase é a difusão por meio da membrana alvéolo-capilar, onde o sangue venoso é exposto ao gás alveolar que contém mais O2 (PaO2 = 105 mmHg) e muito menos CO2 (PaCO2 = 40 mmHg) que ele próprio (PVO2 = 40 mmHg e PVCO2 = 45 mmHg). Em função dessas diferenças de pressão, o CO2 difunde-se do capilar para o alvéolo e o O2 difunde-se em sentido oposto. 
O equilíbrio entre as pressões dos gases alveolares e capilares é atingido tão rápido quanto em 0.25 s ou 1/3 do tempo de trânsito de cada hemácia (0.75 s). 
No exato momento em que as moléculas de O2 atravessam a membrana alvéolo-capilar e penetram no plasma, forma-se uma diferença de PO2 entre plasma e hemoglobina contida no citoplasma da hemácia; isso desencadeia a "difusão na fase sanguínea" em que o O2 migra do plasma a hemoglobina. Embora a ligação de O2 seja extremamente rápida, ela constitui-se no fator limitante da difusão alvéolo-capilar. 
O O2 oferecido pelos alvéolos é captado pela hemoglobina, que, assim, se converte de seu estado reduzido para a forma oxigenada (oxidada). A oxi-hemoglobina é um ácido mais forte que a hemoglobina reduzida; passa a neutralizar radicais alcalinos antes neutralizados por outros ânions (Cl-, HCO3-) presentes nos eritrócitos. 
Para equilibrar essa captação de cátions pela oxi-hemoglobina, um número correspondente de íons cloreto difunde-se para o exterior dos eritrócitos, enquanto que íons bicarbonato penetram nos eritrócitos em uma troca. Esse bicarbonato é convertido em CO2 molecular e H2O numa reação acelerada pela anidrase carbônica, presente no interior dos eritrócitos. O CO2, assim liberado, difunde-se para o plasma e daí para o ar alveolar. 
A oxidação da hemoglobina também provoca uma liberação de CO2 de grupos amínicos, com os quais o CO2 combina-se quando a molécula encontra-se reduzida. Os grupos amínicos são incapazes de manter esta combinação quando a molécula se torna mais ácida em virtude da oxigenação. Essa fração de CO2 também difunde para o plasma e em seguida para os alvéolos. À medida que o CO2 dissolvido no plasma difunde-se para o ar alveolar, a tensão de CO2 do plasma cai e quantidades adicionais de CO2 são liberadas de combinações químicas. 
A perda de CO2 do sangue torna-se mais alcalino, o que permite à hemoglobina combinar-se com mais oxigênio do que seria possível se a reação do sangue permanecesse inalterada. Assim, a captação de O2 expulsa CO2 do sangue, enquanto que a perda de CO2 permite ao sangue absorver mais O2. 
Nos tecidos, essa relação inverte-se completamente, o CO2 produzido pela engenharia metabólica dos diferentes tecidos reage com o sangue contido nos capilares sistêmicos, sendo transportados até os pulmões principalmente na forma de bicarbonato de sódio, onde se difunde para alvéolos pulmonares; o O2 presente no ar alveolar interage com a hemoglobina, após atravessar a membrana alvéolo-capilar, sendo transportado até a intimidade dos tecidos sistêmicos. 
Os tecidos requerem uma pressão de oxigênio surpreendentemente pequena para manter funcionando adequadamente suas mitocôndrias. Uma pressão de 5 mmHg no citoplasma, e de apenas 1 mmHg na mitocôndria é mais do que suficiente para que as mitocôndrias trabalhem a plena carga. 
O sistema de transporte de oxigênio é capaz de fornecer todo o O2 necessário ao metabolismo celular em repouso e de aumentar esse fornecimento quando se elevam as demandas metabólicas, como se dá no exercício. 
Quando cessa o transporte de O2, como ocorre na parada cardíaca, a morte sobrevém em 3 a 10 minutos. 
Um adulto normal de 70 kg de peso corporal transporta aproximadamente 1050 ml de O2 por minuto, dos quais os tecidos consomem 250 ml/min (3 a 5 ml/kg/min);para tanto, os pulmões movimentam cerca de 10.000 litros de ar e recebem cerca de 8 mil litros de sangue venoso para ser arterializado, diariamente, "quer chova ou faça sol". 
O ar contém oxigênio a uma pressão que é aproximadamente igual a 159 mmHg; desde o ar ambiente até a mitocôndria, o oxigênio passa de um compartimento para outro por diferença de pressão parcial; assim é que, no alvéolo, sua pressão é de 105 mmHg no sangue arterial em torno de 95 mmHg e no capilar sistêmico, próximo de 45 mmHg, difundindo-se daí em direção aos tecidos, onde a pressão é inferior a 10 mmHg. 
|Curva de dissociação da Oxi-hemoglobina:
Consideramos que o traçado contínuo é o parâmetro em condições normais, e que assim, para uma PO2 de 60mmHg, por exemplo, temos 90% de saturação correspondente. 
O que se sabe é que quando para uma mesma PO2 de 60mmHg tem-se uma saturação maior, uns 95%, a curva se desvia para a esquerda (traçado superior). Levando em conta que a saturação é a expressão da quantidade de O2 menos disponível para os tecidos, ainda acoplado à hemoglobina, a curva da direita significa, a grosso modo, uma situação de repouso. 
Por outro lado, se para a mesma PO2 de 60mmHg tem-se uma saturação menor, a curva se desvia para a esquerda (curva inferior) e significa que há menos O2 acoplado, existe mais O2 disponível para uso os tecidos. Assim, a curva da direita corresponde a uma condição de exercício físico, por exemplo. Tudo bem? É meio complicado organizar as ideias, mas é simples...
c. Quais são fatores físicos que podem interferir nessa curva de dissociação? Descreva o “Efeito Bohr”. 
E como a curva é desviada? Em que condições o O2 se desvincula da molécula de hemoglobina para ser utilizado ou não? 
Como consta na figura, existem ainda alguns elementos que podem desviar a curva normal como pH (dito como concentração de H+ livre), temperatura, CO2 (chamado Efeito Bohr, efeito do CO2 nesta curva normal) e o 2,3DPG (difosfoglicerato), que é um dos nove subprodutos da respiração anaeróbia junto com o ácido lático. 
Dessa forma, o que desvia a curva para a DIREITA (exercício físico, por exemplo): 
- Diminuição do pH (acidose)
- Aumento de temperatura
- Aumento de CO2 
- Aumento de 2,3DPG.
E o que desvia a curva para a ESQUERDA (repouso, por exemplo):
- Aumento do pH (alcalose)
- Diminuição de temperatura
- Diminuição de CO2
- Diminuição de 2,3DPG.
O Efeito de Bohr é um fenômeno que descreve a tendência da hemoglobina a perder afinidade pelo oxigênio em ambientes mais ácidos (e a ganha em ambientes mais alcalinos). Este efeito é mais bem observado no sangue na circulação próxima aos tecidos não-alveolares, longe das trocas de gases dos pulmões.
Com o aumento de sua concentração, o H+ começa a interagir com as proteínas da hemoglobina. Em específico, um H+ se liga com um aminoácido chamado histidina das hemoglobinas. Essa interação altera a maneira que a proteína se organiza e enfraquece a interação do grupo heme com o oxigênio, numa propriedade conhecida como efeito alostérico. 
Esse enfraquecimento da interação facilita a liberação do oxigênio que será captado pelas células próximas à corrente sanguínea. Inclusive, este processo regula também que tecidos receberão maior aporte de oxigênio, já que será proporcional à quantidade de CO2 produzido.
Por exemplo, um músculo em atividade produzirá muita energia para manter seus processos e, consequentemente produzirá muito CO2. Por princípio químico, a conversão de CO2 e água em ácido será intensificada. Logo, haverá mais íons H+ e mais oxigênio será entregue.
d. Descreva como é realizado o transporte do gás carbônico (CO2) no meio líquido (sangue), e caracterize, com auxílio de uma figura, a principal via de remoção do CO2.
 e. Descreva o “Efeito Haldane”. Remoção de CO2
O Efeito de Haldane, define-se como o fenômeno onde a hemoglobina tende a perder afinidade pelo gás carbônico quando há alta concentração de oxigênio no sangue (e vice-versa). Este efeito é mais bem observado nos tecidos alveolares, onde há a troca de gases e, portanto, o suprimento de oxigênio é renovado.
O CO2, para ser retirado da circulação, é levado até os pulmões. Mas, como já vimos, ele está em sua maior parte, na forma de HCO3–, dissolvido no sangue. Outra parte se combinou aos grupos heme da hemoglobina e é carreado da mesma forma que o oxigênio.
Ao chegar nos pulmões, mais especificamente nos alvéolos, o cenário é bem diferente do encontrado nos outros tecidos. A concentração de oxigênio é muito maior e sua afinidade pela hemoglobina também supera a do CO2. Isso faz com que o CO2 carreado na hemoglobina seja liberado e expirado nas trocas gasosas. A diminuição da concentração desta molécula no sangue mexe novamente com o equilíbrio químico, forçando a quebra de ácido carbônico (novamente acelerada pela anidrase carbônica) em água e gás carbônico. E, em uma reação em cadeia, o HCO3– e H+ se recombinarão para suprir a diminuição de ácido carbônico. 
Tendo esta diminuição de H+, o efeito alostérico exercido sobre a hemoglobina se perde. Desta maneira, a hemoglobina recupera sua afinidade pelo oxigênio e ligar-se-ão, a fim de distribuir o oxigênio aos tecidos do organismo, mantendo seu funcionamento.
8. Sobre a Regulação da Respiração (VENTILAÇÃO): 
a. Qual é o aspecto contraditório na regulação da ventilação? Justifique e exemplifique. 
b. Descreva detalhadamente o controle neural da ventilação.
Respiração	é um processo rítmico que ocorre sem o pensamento consciente ou consciência, assemelhando-se ao batimento rítmico do coração. Em relativo repouso, a frequência respiratória é da ordem de 10 a 15 movimentos por minuto. 
A PONTE e o BULBO são responsáveis pelo Controle Neural da Respiração. 
A respiração é controlada automaticamente por um centro nervoso localizado no bulbo. Desse centro partem os nervos responsáveis pela contração dos músculos respiratórios (diafragma e músculos intercostais). Os sinais nervosos são transmitidos desse centro através da coluna espinhal para os músculos da respiração. O mais importante músculo da respiração, o diafragma, recebe os sinais respiratórios através do nervo frênico, que deixa a medula espinhal na metade superior do pescoço e dirige-se para baixo, através do tórax até o diafragma. 
 Os sinais para os músculos expiratórios, especialmente os músculos abdominais, são transmitidos para a porção baixa da medula espinhal, para os nervos espinhais que inervam os músculos. Impulsos iniciados pela estimulação psíquica ou sensorial do córtex cerebral podem afetar a respiração. Em condições normais, o centro respiratório (CR) produz, a cada 5 segundos, um impulso nervoso que estimula a contração da musculatura torácica e do diafragma, fazendo-nos inspirar. O CR é capaz de aumentar e de diminuir tanto a frequência como a amplitude dos movimentos respiratórios, pois possui quimiorreceptores que são bastante sensíveis ao pH do plasma. Essa capacidade permite que os tecidos recebam a quantidade de oxigênio que necessitam, além de remover adequadamente o gás carbônico. 
Quando o sangue torna-se mais ácido devido ao aumento do gás carbônico, o centro 
respiratório induz a aceleração dos movimentos respiratórios. Dessa forma, tanto a frequência quanto a amplitude da respiração tornam-se aumentadas devido à excitação do CR. Em situação contrária, com a depressão do CR, ocorre diminuição da frequência e amplitude respiratórias. 
O Centro Respiratório se compõe por diversos grupos de neurônios localizados bilateralmente no Bulbo e na ponte do Tronco Cerebral. Se divide em 3 agrupamentos principais de neurônios: 
 
 - situado na porção dorsal do bulbo, responsável 
Grupo Respiratório Dorsal principalmente pela INSPIRAÇÃO. 
 - localizado na parte ventrolateral do bulbo, encarregado 
Grupo Respiratório Ventral basicamente da EXPIRAÇÃO. 
 – encontrado na porção dorsal superior da ponte, incumbido 
Centro Pneumotáxico essencialmente do CONTROLE DA FREQUÊNCIA e da AMPLITUDE RESPIRATÓRIAControle Reflexo da Respiração: 
c. Descreva detalhadamente o controle químico da ventilação.
Quimiorreceptores- São receptores envolvidos com a percepção dos teores de O2 e CO2 e H+. São subdivididos quanto à sua localização anatômica em: 
-Periféricos.
-Centrais.
CO2 = principal estímulo para alterar a VENTILAÇÃO!
O2 e pH = estímulos acessórios.
QUIMIORRECEPTORES PERIFÉRICOS 
QUIMIORRECEPTORES PERIFÉRICOS São subdivididos anatomicamente em CAROTÍDEOS E AÓRTICOS, embora fisiologicamente desempenhem a mesma função. São formações altamente vascularizadas. Os Carotídeos situam-se bilateralmente na bifurcação da artéria carótida comum em seus ramos interno e externo. Os Aórticos estão localizados ao redor das porções iniciais da aorta. Os quimiorreceptores carotídeos enviam informações ao centro respiratório por meio de potenciais de ação que trafegam bilateralmente ao longo dos nervos Glossofaringeos (IX) ao passo que os Aórticos mandam suas mensagens aferentes através dos nervos vagos (X). Os quimiorreceptores periféricos são sensíveis às variações de PO2, PCO2 e pH no sangue arterial. São compostos por dois tipos celulares:
Células tipo I = próximo as células tipo I há um grande número de capilares, garantindo um fluxo sanguíneo adequado aos quimirreceptores. 
Células tipo II = As células de sustentação tipo II envolvem tanto as células tipo I como os capilares.
QUIMIORRECEPTORES CENTRAIS Estão localizados bilateralmente na face ventral do bulbo e são banhados pelo líquido cefalorraquidiano. Pode ser localizada em zonas: Rostral, Caudal e Intermediária. 
Eles respondem às variações de PCO2 e pH.
No vaso sanguíneo cerebral há íons hidrogênio (H+) e bicarbonato (HCO3-) e também há dióxido de carbono (CO2). Este gás atravessa livremente a barreira hematoencefálica (o que não ocorre em relação ao HCO3- e ao H+). Quando há um aumento da concentração de dioxido de carbono no sangue, ele facilmente passa pela barreira e atinge o líquido cefalo-raquidiano (líquor). O dióxido de carbono, no líquor, reage com H2O, com auxílio da anidrase carbônica, formando, entre outros, íons hidroxônio (H+). O aumento da concentração de íons H+ promove uma queda do pH e essa age nos quimiorreceptores centrais da área quimioceptora central do bulbo levando à hiperventilação. Então o dióxido de carbono retorna ao sangue e é expelido por meio da ventilação.Em outras palavras, apesar de se dizer que os quimiorreceptores centrais respondem ao dióxido de carbono, eles na verdade respondem à mudança de pH que ocorre no fluido cerebroespinal. O dióxido de carbono que se difunde através da barreira hematoencefálica para dentro do fluido cerebroespinal é convertido em bicarbonato e H+
Mecanismo de Ação dos Quimiorreceptores periféricos: 
d. O que é e qual a importância do “Reflexo de Hering-Breuer”? Justifique
É um reflexo que regula a taxa de respiração. Também está ligado à frequência cardíaca, porque os sinais enviados pelo sistema nervoso em associação com esse reflexo são enviados pelos mesmos caminhos que regulam a frequência cardíaca. O objetivo principal desse reflexo é limitar a possibilidade de overinflating nos pulmões. Receptores do sistema respiratório conhecidos como receptores de estiramento pulmonar monitoram os pulmões quando começam a se expandir quando alguém respira. Quando esses receptores detectam que os pulmões inflaram suficientemente, eles enviam um sinal que desencadeia uma expiração. Esses receptores também entram em ação no final da expiração para estimular outra inspiração. 
Esse reflexo é um motivo de preocupação entre os anestesiologistas, porque devem manter a mistura correta de gases durante uma cirurgia para fornecer aos pacientes o oxigênio que precisam para não danificar os pulmões. Quando alguém é colocado em um respirador porque está com dificuldade para respirar, deve-se tomar muito cuidado para evitar a hiperinsuflação dos pulmões, porque o reflexo de Hering- Breuer do paciente não pode chutar para regular a respiração, já que o ventilador está respirando por ele. 
O nervo vago e a área do cérebro conhecida como ponte estão ambos envolvidos no reflexo de Hering-Breuer. Insuficiências nessas áreas podem levar a arritmias respiratórias, porque o sistema respiratório não é mais capaz de funcionar como normalmente funcionaria. Isso pode ser uma preocupação na sequência de acidentes vasculares cerebrais e outras lesões ao sistema nervoso, e certos compostos químicos podem ter um efeito depressivo sobre estas áreas do sistema nervoso, ocasionando uma dificuldade em respirar.