Fisiologia Respiratória

Prévia do material em texto

1
Fisiologia Respiratória 
Profa: Marion Vecina A. Vecina
Introdução
• A respiração tem como objetivo o fornecimento de oxigênio aos 
tecidos e a remoção do dióxido de carbono.
• A função primordial é a troca gasosa, mas também executa outros 
trabalhos como reservatório de sangue, filtrar materiais tóxicos e 
metabolizar alguns compostos.
Paredes 
capilares
Veia Capilares
Artéria
Coração
Veias pulmonares
Artérias pulmonares
Traquéia
Saída de CO2Entrada de O2
Alvéolos
Tecido celular
Bronquios
Pulmões
Introdução
•Controle da Respiração, é exercido por meio de 
uma complexa rede de estruturas do sistema 
nervoso central, dos pulmões e da periferia. 
•Esta rede é formada por um centro controlador 
localizado no sistema nervoso central; sensores 
alocados nos pulmões, nos músculos, nos tendões 
e junto aos fluxos carotídeos e aórticos.
Controle Central
• Tronco encefálico, A natureza periódica da inspiração e expiração é 
controlada por neurônios localizados na ponte e no bulbo. Estes 
foram designados centros respiratórios.
• Entretanto não devem eles ser considerados como compreendendo um 
núcleo individualizado, mas em vez disso como uma coleção mal 
definida de neurônios com vários componentes.
2
Zonas Geradoras do Ritmo Respiratório
• No tronco encefálico há estruturas que geram estímulos elétricos 
automaticamente, similares às células do marca-passo cardíaco. Estas 
células suscitam estímulos respiratórios mesmo que não haja 
estímulos aferentes.
• A maneira como os neurônios ganham automatismo não é 
conhecida. ( Carlos Carvalho, 2005 )
Ventilação espontânea
• Centro Apnêustico, está localizado na parte inferior da ponte e sua 
função é a excitação das áreas inspiratórias das zonas geradoras do 
rítmo respiratório;
• Quando há uma lesão cranial neste centro, acontece a respiração 
apnêustica, constituída por inspirações prolongadas, seguidas de 
ocasionais expirações.
• A respiração apnêustica é causada pelo disparo contínuo de neurônios 
das zonas geradoras do ritmo respiratório, estimulados pelo centro 
apnêustico.
Ventilação espontânea
• Centro pneumotáxico, está localizado na parte superior da ponte e é 
um grupo de neurônios que tem a função de inibir a inspiração.
• Nesta função, o centro faz a sintonia fina da regulação do 
ciclo inspiratório e expiratório.
• A associação entre o centro pneumotáxico e o apnêustico é 
conhecida como grupo respiratório pontino.
• Os dois principais centros são o centro Apnêustico, que estimula a 
inspiração e o centro Pneumotáxico, que termina a inspiração pela 
inibição do grupo de neurônios dorsais.
• Os quimiorreceptores que regulam a respiração são localizados 
centralmente e perifericamente.
Ventilação espontânea
•Nos pulmões e nas vias aéreas estão localizados 
receptores que servem para orientar o controle da 
respiração. Alguns receptores são ativados por 
alterações mecânicas, como a insuflação pulmonar, 
e outros pela alteração química no ambiente.
•A ação dos receptores, que leva a diminuição da 
freqüência respiratória quando há aumento do 
volume pulmonar é conhecida como reflexo de 
insuflação de Hering- Breuer.
Ventilação espontânea
• Receptores de estiramento de adaptação rápida, são estimulados 
por ação mecânica ou química, como distensão pulmonar e inalação 
de gases tóxicos. Estão localizados desde as vias aéreas superiores 
até os alvéolos.
• Sua aferência caminha pelas fibras do vago e, nas vias aéreas 
superiores, pelo trigêmio e olfatório.
3
Ventilação espontânea
•Quimiorreceptores periféricos ( carotídeos e 
aórticos )
•Em humanos, os quimiorreceptores carotídeos são 
essenciais para o controle da respiração, ao passo 
que os aórticos estão mais associados às 
alterações cardiovasculares.
•Para estes receptores, os estímulos são a queda de 
pressão arterial de O2 e a elevação de pressão 
arterial de gás carbônico ( CO2 ). 
Ventilação espontânea
•Resposta integrada
•O controle da respiração responde a vários 
estímulos – às ações do O2 e CO2 e pH, bem como 
a movimentação e à dor...
•A resposta a hípóxia depende exclusivamente dos 
quimiorreceptores carotídeos, porque os 
quimiorreceptores centrais não respondem ao 02, 
mas ao CO2 e ao pH. 
Fisiologia Respiratória
CONTROLE DA VENTILAÇÃO
Os três elementos básicos de controle da
respiração são:
•SENSORES: coletam as informações.
•CONTROLE CENTRAL: coordena as informações
e as envia.
•EFETORES: que realizam a ventilação (músculos
respiratórios).
Fisiologia Respiratória
• Controle da respiração
4
Sensores 
Um quimiorreceptor é um sensor que responde a uma alteração na composição química do sangue ou outro líquido à sua volta
CENTRAIS:
Situados próximo à superfície ventral do bulbo. Circundados por l íq extracelular cerebral e respondem a alterações na concentração de H+. 
PERIFÉRICOS
Situados na bifurcação das artérias carótidas comuns e no arco aórtico. Respondem a diminuição da PO2 arterial e do PH e ao a umento da 
PCO2 arterial 
DE DISTENSÃO
• Disparam em resposta a distensão pulmonar, impede excesso de insuflação pulmonar
• Chamado de reflexo Hering-Breuer 
• Ativados quando o VC > 1,5litros
IRRITANTES
• Localizam-se entre as células epiteliais das vias aéreas
• São estimulados por gases nocivos, fumaça de cigarro e ar frio
• Os impulsos caminham pelo nervo vago 
• Os efeitos reflexos incluem broncoespasmo e hiperpneia
Vias aéreas
•Observar que as 16
primeiras gerações 
constituem as vias 
aéreas de condução, e 
as últimas 7 a zona 
respiratória
Vias aéreas
•Vias aéreas de 
condução, sua função 
é conduzir o ar 
inspirado para as 
regiões de troca 
gasosa do pulmão.
•Zona respiratória, 
região alveolada do 
pulmão onde ocorre a 
troca gasosa.
Fisiologia Respiratória
• Um gradiente de pressão é necessário para 
gerar fluxo. 
• Na respiração espontânea, o fluxo inspiratório 
é obtido pela criação de uma pressão 
subatmosférica nos alvéolos (aproximadamente 
– 5 cm H2O durante uma inspiração tranqüila) 
através do aumento da cavidade torácica sob a 
ação dos músculos inspiratórios. 
Fisiologia Respiratória Mecânica Respiratória
• Mecânica Respiratória: mecanismos pelo qual a respiração ocorre e é favorecida.
• Pressão Intrapleural: é a pressão existente entre a pleura parietal e visceral, sendo em 
repouso aprox. - 5cmH2O.
• Durante a expiração a pressão intrapleural, aumenta para -3cmH20, esta pressão é 
sempre negativa.
5
MECÂNICA RESPIRATÓRIA
Forças elásticas opostas do gradeado costal e
pulmão durante o repouso no volume da capacidade residual
funcional.
Mecânica Respiratória
• Pressão alveolar: é a pressão interna do pulmão, no 
momento de repouso, ou seja nem se inspira nem expira 
a pressão alveolar é de 0 cmH2O (sendo na realidade a 
pressão atmosférica).
• Pressão Transpulmonar: é a pressão resultante entre a 
pressão intrapleural e alveolar
Mecânica Respiratória
•Histerese: fenômeno físico determinado pela 
resistência do tecido pulmonar que provoca uma 
diferença entre a curva de insuflação e deflação 
pulmonar
Mecânica Respiratória
• Complacência: definida como a facilidade que um objeto 
pode se deformar em elasticidade; é determinada pela curva 
pressão/ volume
• A diminuição da complacência é causada pelo aumento do 
tecido fibroso pulmonar, edema alveolar e períodos longos 
sem ventilação
• O aumento da complacência é causada quando ocorre 
enfisema pulmonar e com a idade (idosos), por causa de 
alterações elásticas e em crises asmáticas.
• A área de troca de gases do pulmão, área alveolar, é 
aproximadamente de 50 a 100 metros quadrados e a espessura da 
membrana entre o alvéolo e o capilar, membrana alvéolo-capilar, é 
de 0,5 micrometro. Adequada à funçãodas trocas gasosa.
Fisiologia Respiratória
• Durante a expiração a pressão intra alveolar torna-se um pouco 
mais alta do que a pressão atmosférica e o fluxo é invertido, 
caminhando para as VAS.
6
Fisiologia Respiratória
• A Tensão Superficial no interior dos alvéolos certamente 
seria bem maior do que já é, se não fosse a presença, 
nos líquidos que revestem os alvéolos, de uma 
substância chamada surfactante pulmonar. 
• O surfactante pulmonar é formado basicamente de 
fosfolipídeos, por células presentes no epitélio alveolar. 
• A grande importância do surfactante pulmonar é sua 
capacidade de reduzir significativamente a tensão 
superficial dos líquidos que revestem o interior dos 
alvéolos e demais vias respiratórias.
Mecânica da Ventilação Pulmonar
• Os pulmões podem ser enchidos e esvaziados por dois mecanismos: 
(1) pelo movimento do diafragma para cima e para baixo; (2) pela 
elevação e abaixamento das costelas.
• Em repouso, a ventilação normal ocorre, quase que inteiramente 
pela movimentação do diafragma.
Mecânica da Ventilação Pulmonar
• A inspiração, que promove a entrada de ar nos 
pulmões, dá-se pela contração da musculatura 
do diafragma e dos músculos intercostais.
• O diafragma abaixa e as costelas elevam-se, 
promovendo o aumento da caixa torácica, com 
conseqüente redução da pressão interna (em 
relação à externa), forçando o ar a entrar nos 
pulmões.
Mecânica da Ventilação Pulmonar
• A expiração, que promove a saída de ar dos pulmões, dá-se pelo 
relaxamento da musculatura do diafragma e dos músculos 
intercostais. 
• O diafragma eleva-se e as costelas abaixam, o que diminui o 
volume da caixa torácica, com conseqüente aumento da pressão 
interna, forçando o ar a sair dos pulmões. 
Mecânica da ventilação pulmonar Músculos da Respiração
•A movimentação de entrada e saída de ar nos 
pulmões é um processo ativo, com gasto 
energético, executado pelos músculos da 
respiração. Este processo é denominado 
ventilação.
•Em repouso, o consumo de oxigênio pelos músculos 
respiratórios é baixo: equivale à faixa de 3% do 
consumo de O2 total, com o aumento da ventilação, 
o consumo de O2 pelos músculos respiratórios 
aumenta, podendo atingir 50 a 60% do consumo 
total.
7
Músculos da Respiração
• A entrada de ar nos pulmões, a inspiração, é executada por vários 
músculos, sendo o principal o diafragma.
• A saída de ar dos pulmões, a expiração, em situações habituais, 
ocorre de maneira passiva.
Fisiologia Respiratória
Músculos da Respiração
Músculos da Respiração
Músculos da Inspiração
•Diafragma, pode ser considerado como o principal 
músculo da ventilação e da inspiração. Sua forma é 
semelhante a uma cúpula e o nervo frênico é 
responsável por sua inervação.
•Paraesternal, é uma continuação do intercostal 
interno e está inserido medialmente na face lateral 
do esterno. A inervação deste músculo vai do 
segundo ao sexto nervo intercostal.
Músculos da Inspiração
• Escalenos, (anterior, médio e posterior)estão ativos mesmo 
durante a respiração em repouso; a sua ação é erguer os 
dois primeiros arcos costais, elevando e expandindo a caixa 
torácica, são inervados pelos ramos dos nervos cervicais de 
C3 a C8.
• Esternocleidomastóideo, só está ativado em situações não 
usuais, como durante a realização de exercício físico e 
insuficiência respiratória, eleva a parte superior da caixa 
torácica, expandindo-a.
• Intercostais Externos, está inserido entre os arcos costais e 
sua ação é aproximar os arcos costais adjacentes, 
enrijecendo a caixa torácica durante a inspiração, sua 
inervação é dos nervos intercostais adjacentes.
8
Músculos da Expiração
•Os músculos expiratórios não estão ativos durante a 
expiração em repouso. Nessas situações , a 
expiração acontece passivamente, por meio do 
recolhimento elástico pulmonar.
•A expiração ativa ocorre em diversas situações, 
como durante exercício físico intenso, a fala, a tosse 
e o broncoespasmo.
•Os músculos expiratórios se dividem em 
abdominais e torácicos.
Músculos da Expiração
•Músculos Abdominais, os músculos reto 
abdominal, transverso abdominal, oblíquo interno e 
externo constituem a parede anterior do abdome. A 
contração destes músculos aumenta a pressão 
intra-abdominal, deslocando o diafragma 
cranialmente e reduzindo o volume torácico.
•Músculo Torácico, a ação do intercostal interno é 
aproximar os arcos costais adjacentes, enrijecendo 
a caixa torácica e evitando o abaulamento dos 
espaços intercostais durante a expiração.
Ciclo Pulmonar ( Respiratório )
• O ciclo respiratório é composto por: VENTILAÇÃO, DIFUSÃO e 
PERFUSÃO
• VENTILAÇÃO, representa a primeira fase do ciclo respiratório é 
caracterizada pela passagem de ar pelas Vias Aéreas ( VA ).
Relação Ventilação/Perfusão
• Ventilação é o processo pelo qual ocorre renovação do ar no sistema 
respiratório. Neste processo, o oxigênio é trazido para os alvéolos 
para ser distribuído aos tecidos, e o gás carbônico, produto do 
metabolismo celular, é eliminado.
Volumes Respiratórios
• Tanto na inspiração quanto na expiração, o ato respiratório pode 
apresentar diferentes amplitudes. Isto permitiu que fossem 
descritos diferentes volumes respiratórios.
• Na prática, o volume de ar jamais é o mesmo. O volume de ar mais 
regular ocorre durante o sono.
Volumes Respiratórios
• Para avaliar a as propriedades elásticas do aparelho ventilatório 
convém avaliar separadamente as propriedades elásticas dos 
pulmões e do tórax
9
Volumes Pulmonares
• Volume Corrente(VC):é o volume de ar levado para dentro e para fora dos 
pulmões durante a inspiração e expiração em repouso. Seu valor normal é de 
aproximadamente, 500ml.
• Volume de Reserva Inspiratória (VRI): volume pulmonar conquistado após uma 
inspiração profunda, a partir do VC. Seu valor normal é de aproximadamente 
3000ml.
• Volume de Reserva Expiratória(VRE): Volume de ar eliminado após uma 
expiração forçada, a partir do VC. Seu valor normal é de aproximadamente 
1100ml.
• Volume Residual (VR): Volume de ar que permanece nos pulmões após uma 
expiração forçada, impedindo que os pulmões entrem em colapso ao final de 
uma expiração. Seu valor normal é de aproximadamente 1200ml.
Volumes Pulmonares
VOLUMES RESPIRATÓRIOS
VOLUME TOTAL  5 litros
REPOUSO : renova 500 mL/respiração (VC)
EXPIRAÇÃO FORÇADA : - 4 litros (CAPACIDADE VITAL)
SEMPRE RESTA 1 L NO SISTEMA = VOLUME RESIDUAL
VR
VRE
VC
VRI
Espaço morto
Capacidades Pulmonares
•Capacidade Pulmonar Total ( CPT):
VC+VRI+VRE+VR
Capacidade Vital(CV): VC+VRI+VRE
Capacidade Inspiratória(CI): VC+VRI
Capacidade Expiratória(CE): VC+VRE
Volumes e Capacidades Pulmonares
• Durante a ventilação, a passagem dos gases pelas VA 
proporciona uma variação do volume pulmonar.
10
CAPACIDADES PULMONARES Espaço Morto
•Espaço Morto Anatômico, é sinônimo de área de 
condução. Esta área representa o volume de ar que 
passa pelas vias aéreas sem que ocorram trocas 
gasosas.
•Espaço Morto Fisiológico, é sinônimo de área de 
condução+alvéolos ventilados, mas não 
perfundidos.
Interface Sangue-Gás
• O Oxigênio e o dióxido de carbono movem-se entre o ar e o 
sangue por difusão, isto é, a partir de uma área de alta para 
uma de baixa pressão.
• ISTO É FEITO PELO ENVOLVIMENTO DE PEQUENOS VASOS 
SANGUÍNEOS (CAPILARES ) EM TORNO DE UM NÚMERO 
ENORME DE PEQUENOS SACOS DE AR CHAMADOS 
ALVÉOLOS.
• O gás é trazido para um lado da interface pelas vias aéreas e 
o sangue para o outro lado pelos vasos sanguíneos
Difusão
•O termo difusão, em fisiologia respiratória, refere-
se à transferência de gases entre os 
compartimentos alveolar e sanguíneo de maneira 
passiva, a favor do gradiente pressórico.
• Seu objetivo final é a HEMATOSE que consta, deforma muito simplificada, da passagem ( difusão) 
do O2 e CO2 pela barreira alvéolo-capilar
Hematose
• Uma vez dentro da célula, o 
oxigênio vai reagir com a glicose 
(dentro de uma organela 
chamada mitocôndria) e vai 
surgir a energia e o gás 
carbônico.
• A energia é aproveitada e o CO2 
sai da célula, vai para o sangue, 
pulmão e por fim o ambiente.
O2 + C6H12O6 (glicose) -> CO2 + H2O + ENERGIA (em forma de 
ATP)
Difusão
• Como em pulmão sadio a concentração de O2, adquirida na 
ventilação, é maior que a sua concentração no sangue, a tendência é 
que o O2 ultrapasse a barreira alvéolo – capilar em direção ao vaso 
mais próximo. Com o CO2 ocorre o mecanismo oposto a esta 
situação.
11
Difusão
• Lei de Fick, a difusão de um gás depende da:
• Concentração do gás inalado
• Área alveolar e área capilar
• Espessura da parede alveolar e capilar
• Velocidade de transferência dos gases
Perfusão
•A perfusão é caracterizada pela passagem do 
sangue pelo capilar pulmonar, carreando o O2 
para nutrir os tecidos.
•A perfusão pulmonar depende do fluxo de sangue 
que chega aos pulmões. Em um minuto, este fluxo é 
igual ao débito cardíaco. Assim, durante este 
tempo, todo o débito cardíaco passa pelos pulmões 
e pode participar das trocas gasosas.
A perfusão pulmonar é dependente da postura. 
Na posição ortostática podem ser vistas três 
zonas:
Zona I – a ventilação 
sobrepuja a perfusão
Zona II - a ventilação
e a perfusão são 
equivalentes
Zona III – a perfusão 
sobrepuja a ventilação
A. A perfusão encontra-se reduzida nos ápices 
devido à força gravitacional. Esse fato
permite os alvéolos serem plenamente
expandidos. Essa expansão pode comprimir 
os vasos sanguíneos diminuindo mais a 
perfusão sanguínea
Relação entre o tamanho das vias aéreas e fluxo sanguíneo 
regional na posição ortostática
B. A perfusão é aumentada nas bases
pulmonares devido à gravidade. Os
vasos sanguíneos com maior diâmetro evitam 
a completa expansão dos alvéolos podendo
reduzir seus diâmetros
Relação Ventilação/ Perfusão (V/Q)
• A relação V/Q pulmonar ideal é de uma unidade 
, ou seja, pra cada unidade de ventilação 
alveolar (ml/ min) haveria uma unidade de fluxo 
pulmonar (ml/ min)
• Distúrbios da V/Q
• Espaço morto fisiológico
• Ocorre sempre quando a ventilação regional é > que a 
perfusão, este fenômeno é resumido como alvéolos 
bem ventilados, contudo mal perfundidos
Efeito Shunt
• Ocorre quando a perfusão regional excede a ventilação, 
este fenômeno é conhecido como alvéolos mal 
ventilados, mas bem perfundidos.
• O outro componente do shunt fisiológico vem das 
chamadas veias de Thebésio, que drenam uma parte do 
sangue da irrigação coronariana diretamente para 
dentro das câmaras cardíacas esquerdas.
12
Oxigênio-Captação e Transporte
•O oxigênio é essencial para o funcionamento 
celular. Para que o oxigênio captado nos pulmões 
seja utilizado nos diversos tecidos, é necessário um 
sistema eficiente de distribuição. O sistema 
CARDIOVASCULAR é responsável por esta tarefa: “o 
carreador” é o sangue e o fluxo é garantido pelo 
débito cardíaco
Oxigênio-Captação e Transporte
•Cada molécula de hemoglobina combina-se com 4 
moléculas de gás oxigênio, formando a oxi-
hemoglobina
•Nos alvéolos pulmonares o gás oxigênio do ar 
difunde-se para os capilares sangüíneos e penetra 
nas hemácias, onde se combina com a 
hemoglobina, enquanto o gás carbônico (CO2) é 
liberado para o ar (processo chamado hematose)
Oxigênio-Captação e Transporte
• Nos tecidos ocorre um processo inverso: o gás oxigênio 
dissocia-se da hemoglobina e difunde-se pelo líquido 
tissular, atingindo as células. 
• A maior parte do gás carbônico (cerca de 70%) liberado pelas 
células no líquido tissular penetra nas hemácias e reage com 
a água, formando o ácido carbônico, que logo se dissocia e 
dá origem a íons H+ e bicarbonato (HCO3-), difundindo-se 
para o plasma sangüíneo, onde ajudam a manter o grau de 
acidez do sangue.
Oxigênio-Captação e Transporte
•O monóxido de carbono, liberado pela “queima” 
incompleta de combustíveis fósseis e pela fumaça 
dos cigarros entre outros, combina-se com a 
hemoglobina de uma maneira mais estável do que o 
oxigênio, formando o carboxiemoglobina.
•Dessa forma, a hemoglobina fica impossibilitada de 
transportar o oxigênio, podendo levar à morte por 
asfixia
Transporte de Gás
O O2 é transportado por dois 
caminhos:
Dissolvido no plasma
Ligado a hemoglobina, como 
oxihemoglobina (HbO2)
DISSOCIAÇÃO DA 
HEMOGLOBINA
 A representação 
gráfica da pressão 
parcial de oxigênio 
versus o teor de 
oxigênio na 
hemoglobina é 
conhecida como 
curva de 
dissociação da 
oxihemoglobina.
13
DISSOCIAÇÃO DA 
HEMOGLOBINA
DISSOCIAÇÃO DA 
HEMOGLOBINA
CURVA DE DISSOCIAÇÃO DA HEMOGLOBINA