Fisiologia Respiratória (Sistema respiratório, Complacência Pulmonar, SARRN) - Fisiologia Humana

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1 FISIOLOGIA RESPIRATÓRIA – FISIOLOGIA II | BIOMEDICINA UNIFIP | Camila Medeiros 
Fisiologia respiratória 
O metabolismo aeróbio das células depende de um suprimento contínuo de oxigênio e de nutrientes do meio externo, associados à 
remoção do dióxido de carbono. Além de necessitar de uma grande superfície de troca, há um grande desafio fisiológico adicional 
a ser enfrentado: a desidratação. É necessário que a superfície de troca seja fina e úmida para permitir que os gases passem do ar 
para a solução e, ao mesmo tempo, deve ser protegida de secar como resultado da exposição ao ar. 
Assim temos o epitélio respiratório internalizado, os pulmões humanos são na cavidade do tórax para limitar o seu contato com o 
ar exterior. Logo teremos um ambiente úmido ideal para as trocas gasosas com o sangue e protege a delicada superfície alveolar de 
danos. No entanto, por temos a internalização dos pulmões precisamos de uma bomba muscular para criar gradientes de pressão 
para, então, ocorrer o fluxo de ar. Assim, sistemas respiratórios mais completos consistem em dois componentes separados: uma 
bomba muscular (estruturas musculares do tórax) e uma superfície de troca úmida e fina (pulmões). 
FUNÇÕES DO SISTEMA RESPIRATÓRIO 
1.Troca de gases entre a atmosfera e o sangue. Ao respiramos conseguimos captar oxigênio e, assim, distribuir para os tecidos, 
eliminando o dióxido de carbono produzido. 
2.Regulação homeostática do pH do corpo. Os pulmões podem alterar o pH corporal retendo ou eliminando seletivamente o CO2. 
Isso ocorre em processos de hiperventilação e hipoventilação. 
Hipoventilação: respirar com menos frequência, ou seja, menos entrada de O2 e acúmulo de CO2.  acidose. 
Hiperventilação: respirar com mais frequência, assim tendo mais entrada de O2 e saída de CO2.  alcalose 
3.Proteção contra patógenos e substâncias irritantes inalados. Assim como todos os outros epitélios que têm contato com o meio 
externo, o epitélio respiratório é bem suprido com mecanismos de defesa que aprisionam e destroem substâncias potencialmente 
nocivas antes que elas possam entrar no corpo; cílios (motilidade), muco (aderência de patógenos) e macrófagos alveolares. 
4.Vocalização. O ar move-se através das pregas vocais, criando vibrações usadas para falar, cantar e outra formas de comunicação. 
FLUXO GLOBAL DO AR 
O fluxo ocorre a partir de regiões de pressão mais alta para regiões de pressão mais baixa. Ou seja, quando inspiramos o volume da 
caixa torácica aumenta e consequentemente a pressão diminui. E ao expirarmos a caixa torácica diminui de volume, aumentando 
sua pressão. Uma bomba muscular cria gradientes de pressão. 
A resistência ao fluxo de ar é influenciada principalmente pelo diâmetro dos tubos pelos quais o ar está fluindo. Segue o caminho 
do ar: nariz  faringe  laringe  traqueia  brônquios  bronquíolos  alvéolos 
SISTEMA RESPIRATÓRIO 
o Respiração celular: refere-se à reação intracelular do oxigênio com moléculas orgânicas para produzir dióxido de carbono, 
água e energia na forma de ATP. 
o Respiração externa: é o movimento de gases entre o meio externo e as células do corpo. Este pode ser subdivido em quatro 
processos: 
 A troca de ar entre a atmosfera e os pulmões. Este processo é conhecido como ventilação, ou respiração. A inspiração 
é o movimento do ar para dentro dos pulmões. Expiração é o movimento de ar para fora dos pulmões. 
 A troca de O2 e de CO2. 
 O transporte de O2 e CO2 pelo o sangue. 
 A troca de gases entre o sangue e as células. 
A respiração externa necessita da cooperação entre os sistemas respiratório e circulatório. O sistema respiratório é 
formado pelas estruturas envolvidas como a ventilação e com as trocas gasosas. 
1. O sistema condutor, ou vias aéreas, que conduz ar do meio externo para a superfície de troca dos pulmões. 
2. Os alvéolos são uma série de sacos interconectados e associados aos seus respectivos capilares pulmonares. Essas 
estruturas formam a superfície de troca, onde o oxigênio se move do ar inalado para o sangue, e o dióxido de carbono 
move-se do sangue para o ar que será exalado. 
 
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3. Os ossos e os músculos do tórax (cavidade torácica) e do abdome que auxiliam a ventilação 
O sistema respiratório se divide em duas partes: O trato respiratório superior: consiste em boca, cavidade nasal, faringe e laringe. 
Trato respiratório inferior: formado pela traqueia, brônquios principais e suas ramificações e pelos pulmões. 
O tórax é delimitado pelos ossos da coluna vertebral e das costelas e seus músculos associados. Juntos, os ossos e os músculos são 
denominados caixa torácica. As costelas e a coluna (a parede torácica) formam as laterais e a parte superior da caixa torácica e o 
músculo diafragma forma a base. Funcionalmente, o tórax é um recipiente fechado preenchido com três sacos membranosos, ou 
bolsas. Um, o saco pericárdico (contém o coração), os outro dois são os sacos pleurais, cada um cercando um pulmão. 
LÍQUIDO PLEURAL 
Existe duas membranas pleurais: Pleura visceral (cobre a superfície dos pulmões) e Pleura parietal (reveste a caixa torácica). 
Os sacos pleurais envolvem os pulmões, com diversos propósitos. Primeiro, ele cria uma superfície úmida e escorregadia para que 
as membranas opostas possam deslizar uma sobre a outra enquanto os pulmões se movem dentro do tórax. Segundo, ele mantém os 
pulmões aderidos à parede torácica. Uma ligação líquida similar entre as duas membranas pleurais faz os pulmões “aderirem” à 
caixa torácica e os mantêm estirados em um estado parcialmente inflado, mesmo em repouso. 
Durante a respiração, as vias aéreas superiores e os brônquios fazem mais do que simplesmente servirem de passagem para o ar, 
eles desempenham um papel importante no condicionamento do ar antes que ele alcance os alvéolos. Como as funções de 
aquecimento do ar à temperatura do corpo (assim os alvéolos não são danificados pelo ar frio); Adiciona vapor de água até o ar 
atingir a umidade de 100% de modo que o epitélio de troca úmido não seque; Filtra material estranho, de modo que vírus, bactérias 
e partículas inorgânicas não alcançam os alvéolos. 
Se a cavidade pleural for aberta e ficar conectada à atmosfera, o ar flui para dentro. A ligação que mantém o pulmão aderido à caixa 
torácica é perdida, e o pulmão colapsa, criando um pneumotórax (ar no tórax). O que acontece é: o ar move-se para os locais de 
menor pressão, de modo que a abertura entre a cavidade pleural e atmosfera permite que o ar flua para dentro da cavidade. O ar que 
entra na cavidade pleural desfaz as interações do líquido que mantêm o pulmão aderido à caixa torácica. A parede torácica expande-
se, ao passo que os pulmões elásticos colapsam para um estado não estirado. 
RESPIRAÇÃO PELA BOCA 
A respiração pela boca não é tão eficaz em aquecer e umedecer o ar como a respiração pelo nariz, além de perder a filtração de ar 
assim inspirando ar com mais impurezas. Podemos observar quando um indivíduo se exercitar ao ar livre em um clima muito frio, 
pode sentir uma dor em seu peito, que resulta de respirar ar frio pela boca. Podemos respirar pela boca quando temos: desvios de 
septo (cartilagem que divide as narinas), dificuldades de respirar pelo nariz (congestionamento nasal), hipertrofia de adenoides ou 
adenoidite (quando temos nossas glândulas inchadas ou inflamadas). Como consequências temos: alterações na mandíbula, 
problemas no sono, raquitismo (enfraquecimento dos ossos), problemas na audição e no olfato. 
FARINGE 
É um canal comum aos sistemas digestório e respiratório, comunicando-se com a boca e com as fossas nasais. O ar inspirado pelas 
narinas ou boca passam pela laringe. 
BRÔNQUIOS 
A filtração do ar acontece na traqueia e nos brônquios. Histologicamente, esse tecido é epitélio ciliado. Os cílios movem a camada 
de muco em direção à faringe, removendo patógenos e matéria particuladaaprisionados. A camada salina aquosa permite que os 
cílios empurrem o muco para a faringe. Sem a camada salina, os cílios ficam presos no muco espesso e pegajoso. 
ALVÉOLOS 
Existe dois tipos de células epiteliais encontrados nos alvéolos. Cerca de 95% da área superficial alveolar é utilizada para a troca de 
gases e é formada por células alveolares tipo I, por serem delgadas, os gases se difundem rapidamente através delas. Na maior 
parte da área de troca, uma camada de membrana basal funde o epitélio alveolar ao endotélio do capilar. Na área restante, somente 
uma pequena quantidade de líquido intersticial está presente. A célula alveolar tipo II, menor e mais espessa, sintetiza e secreta 
uma substância química conhecida como surfactante. Este mistura-se com o líquido fino que reveste o alvéolo para ajudar os 
pulmões quando eles se expandem durante a respiração. 
 
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As células tipo II também ajudam a minimizar a quantidade de líquido presente nos alvéolos, transportando solutos e água para 
fora do espaço aéreo alveolar. As paredes finas do alvéolo não contêm músculo, uma vez que as fibras musculares poderiam bloquear 
a rápida troca gasosa. Assim, o próprio tecido pulmonar não pode se contrair. Entretanto, o tecido conectivo entre as células epiteliais 
alveolares contém muitas fibras de colágeno e de elastina que criam a energia potencial elástica quando o tecido pulmonar é estirado. 
Os vasos sanguíneos preenchem boa parte do espaço entre os alvéolos, formando uma camada quase contínua de sangue que está 
em contato íntimo com os alvéolos cheios de ar, esta proximidade do sangue capilar com o ar alveolar é essencial para a rápida troca 
de gases. 
Silicose ou fibrose pulmonar: Essa patologia é caracterizada pelo desenvolvimento de tecido fibroso cicatricial rígido que restringe 
a insuflação pulmonar. A inalação crônica de matéria particulada fina como a sílica, que escapam do revestimento de muco das vias 
aéreas e alcançam os alvéolos. Os macrófagos alveolares, então, ingerem a matéria inalada. Se as partículas são orgânicas, os 
macrófagos podem digeri-las com as enzimas lisossômicas. Entretanto, se as partículas não podem ser digeridas ou se elas se 
acumulam em grande número, ocorre um processo inflamatório. Os macrófagos, então, secretam fatores de crescimento que 
estimulam fibroblastos no tecido conectivo pulmonar a produzir colágeno inelástico. A fibrose pulmonar não pode ser revertida, o 
paciente detém de dificuldade respiratória e baixa oxigenação do sangue. 
PULMÃO 
Os pulmões são formados por um tecido leve e esponjoso, cujo volume é ocupado principalmente por espaços cheios de ar. Esses 
órgãos irregulares em forma de cone quase preenchem a cavidade torácica e suas bases repousam no diafragma. As vias aéreas 
semirrígidas, os brônquios, conectam os pulmões à via aérea principal, a traqueia. Cada pulmão é rodeao por um saco pleural de 
parede dupla, cujas membranas forram o interior do tórax e cobrem a superfície externa dos pulmões. 
LEI DOS GASES 
O movimento do tórax durante a respiração cria, nos pulmões, condições de pressão alta e baixa alternadas. 
Inspiração 
Volume do tórax aumenta, pressão alveolar diminui e o ar flui 
para dentro do sistema respiratório. Diafragma e músculos 
intercostais contraem, costelas sobem. 
Processo ativo. 
 
Expiração 
Volume do tórax diminui, pressão alveolar aumenta e o ar flui 
para a atmosfera. Relaxamento do diafragma e músculos 
intercostais. 
Processo passivo.
MÚSCULOS QUE AUXILIAM NA VENTILAÇÃO 
A respiração requer contração muscular. Músculos da inspiração: Escaleno, Esternocleidomastoideo, Intercostais externos, 
Diafragma. Músculos da expiração: Intercostais internos, Músculos abdominais (Oblíquo externo e interno, Transverso abdominal, 
reto do abdominal). 
 
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AVALIAÇÃO DA FUNÇÃO PULMONAR 
Os fisiologistas e médicos avaliam a função pulmonar de uma pessoa medindo quanto ar ela move durante a respiração em repouso, 
e depois em esforço máximo. Estes testes de função pulmonar usam um espirômetro, um instrumento que mede o volume de ar 
movido a cada respiração. 
VOLUMES PULMONARES 
Os volumes pulmonares variam consideravelmente com a idade, o sexo, a altura e o peso, e, assim, os médicos usam algoritmos 
com base nesses parâmetros para calculas os volumes pulmonares. 
VOLUME CORRENTE 
É o volume de ar que se move durante uma única inspiração ou expiração. O volume corrente médio durante uma respiração 
espontânea é de cerca de 500 mL. 
VOLUME DE RESERVA INSPIRATÓRIO 
“Agora, no final de uma inspiração tranquila, você deve inspirar o máximo de ar adicional que for possível.” O volume adicional 
inspirado, acima do volume corrente, representa o seu volume de reserva inspiratório. Em média é cerca de 3.000 mL 
VOLUME RESERVA EXPIRATÓRIO 
“Agora, pare no final de uma expiração normal e, em seguida, expire tanto ar quanto for possível.” Essa quantidade de ar expirado 
vigorosamente após o final de uma expiração espontânea é o volume de reserva expiratório, que é, em média, cerca 1.100 mL. 
VOLUME RESIDUAL 
O quarto volume não pode ser medido diretamente. Mesmo se você soprar o máximo de ar que puder, ainda restará ar nos pulmões 
e nas vias aéreas. O volume de ar presente no sistema respiratório após a expiração máxima, cerca de 1.200 mL, é chamado de 
volume residual. A maior parte desse volume residual existe porque os pulmões são mantidos estirados aderidos pelo líquido pleural 
às costelas. 
CAPACIDADES PULMONARES 
O somatório de dois ou mais volumes pulmonares é chamado de capacidade. 
CAPACIDADE VITAL 
É a soma do volume de reserva inspiratório, volume de reserva expiratório e volume corrente. A capacidade vital representa a 
quantidade máxima de ar que pode ser voluntariamente movida para dentro ou para fora do sistema respiratório a cada respiração 
(ciclo ventilatório). Ela diminui com a idade, quando os músculos enfraquecem e os pulmões se tornam menos elásticos. 
CAPACIDADE RESIDUAL FUNCIONAL 
Será a quantidade de ar nos pulmões e nas vias aéreas no nível de repouso expiratório, ou seja, a soma de volume residual e volume 
de reserva expiratória. 
CAPACIDADE PULMONAR 
Quantidade máxima de ar que os pulmões são capazes de armazenar. Será o somatório de capacidade vital e volume residual. 
COMPLACÊNCIA PULMONAR 
Refere-se à quantidade de força que deve ser exercida sobre um corpo para o deformar. No pulmão, podemos expressar a 
complacência como uma alteração do volume, que é resultado de uma força ou pressão exercida sobre o pulmão. Um pulmão de 
alta complacência pode ser estirado facilmente, assim como uma pessoa complacente pode ser persuadida facilmente. Um pulmão 
com baixa complacência requer mais força dos músculos inspiratórios para ser estirado. 
 
 
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ELASTÂNCIA 
É a capacidade de resistir à deformação mecânica. A elastância também se refere à capacidade que um corpo tem de voltar à sua 
forma original quando a força que promove a sua deformação é removida. Um pulmão que é estirado facilmente (alta complacência) 
provavelmente apresenta perda do seu elástico e, assim, não voltará ao se volume de repouso quando a força que o mantém estirado 
cessa (baixa elastância). 
ENFISEMA: O pulmão de uma pessoa com enfisema possui alta complacência e é facilmente inflado, porém possui pouca retração 
elástica. Logo, os pacientes com enfisema contraem seus músculos expiratórios (expiração ativa) para forçar a saída de ar que não 
está saindo com o recolhimento elástico dos pulmões. 
RESISTÊNCIA AO ESTIRAMENTO DO PULMÃO 
TENSÃO SUPERFICIAL 
É criada pela fina camada de fluido entre as células alveolares e o ar. Em qualquer interface ar-líquido, a superfície do líquido está 
sobtensão, como uma fina membrana sendo esticada. Quando o líquido é a água, a tensão superficial ocorre devido às ligações de 
hidrogênio entre as moléculas de água. As moléculas de água da superfície do líquido são atraídas por outras moléculas de água, 
localizadas abaixo a ao lado delas, porém não são atraídas para os gases do ar na interface ar-líquido. Se a tensão superficial do 
líquido fosse a mesma nos alvéolos pequenos e nos grandes, os alvéolos pequenos teriam uma pressão maior dirigida para o interior 
do alvéolo do que os alvéolos maiores, e maior resistência ao estiramento. Como resultado, mais trabalho seria necessário para 
expandir os alvéolos menores. Normalmente, contudo, nossos pulmões secretam um surfactante que reduz a tensão superficial. 
SURFACTANTE 
Nos pulmões, o surfactante diminui a tensão superficial do líquido alveolar e, assim, diminui a resistência do pulmão ao estiramento. 
O surfactante é mais concentrado em alvéolos menores, tornando a sua tensão superficial menor do que nos alvéolos maiores. A 
menor tensão superficial ajuda a igualar a pressão entre alvéolos de diferentes tamanhos e torna mais fácil inflar os alvéolos menores. 
Com uma tensão superficial menor, o trabalho necessário para expandir os alvéolos em cada ciclo ventilatório é bastante reduzido. 
O surfactante humano é uma mistura que contém proteínas e fosfolipídios, que são secretados para o espaço de ar alveolar pelas 
células alveolares tipo II. 
Síndrome da Angustia Respiratória do Recém Nascido (SARRN): Os bebês que nascem prematuramente sem concentrações 
adequadas em seus alvéolos desenvolvem SARRN. Além do endurecimento (baixa complacência: capacidade de estirar o pulmão) 
dos pulmões, bebês com essa síndrome também possuem alvéolos que colapsam cada vez que eles expiram. Esses bebês precisam 
usam uma grande quantidade de energia para expandir seus pulmões colapsados a cada respiração. A menos que o tratamento seja 
iniciado rapidamente, cerca de 50% dessas crianças morrem. O prognóstico para bebês com SARRN é muito melhor do que 
antigamente, atualmente pode-se coletar o líquido amniótico para verificar se os pulmões do feto estão ou não produzindo 
quantidades adequadas de surfactante. Se eles não estão, e se o parto não pode ser adiado, os bebês podem ser tratados com a 
administração em aerossol de um surfactante artificial até os pulmões amadurecem o suficiente para produzirem o seu próprio 
surfactante. O tratamento atual também inclui a ventilação artificial, que força o ar para os pulmões (ventilação com pressão positiva) 
e mantém os alvéolos abertos.