2019917_104224_13 Sistema respiratório

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Sistema respiratório
Profª Amanda Lyra
COMPONENTES
FUNÇÕES
Trocas de gases entre o meio externo e o meio interno
Regulação do pH corporal
Defesa contra inalação de corpos estranhos (filtro)
Vocalização (pregas vocais na laringe)
Perda de água e calor
Aumento do retorno venoso (bomba respiratória)
Produção da ECA (enzima conversora de angiotensina)
CLASSIFICAÇÃO
 ESTRUTURAL
CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL
Zona de condução: cavidade nasal, nasofaringe, laringe, traqueia, brônquios e bronquíolos
Zona respiratória: bronquíolos respiratórios, condutos alveolares e sacos alveolares
Estruturas que participam efetivamente das trocas gasosas
CLASSIFICAÇÃO
FUNCIONAL
Não ocorre troca gasosa,
Somente passagem do ar
Ocorre troca gasosa 
nos alvéolos
CAVIDADE NASAL
Aquecimento
Umidificação
Filtração
MUCO E CÍLIOS
Presentes desde a cavidade nasal até os bronquíolos Efeito de proteção
Muco: células caliciformes e glândulas submucosas
Cílios: cerca de 200 cílios por célula
Nicotina – paralisa o movimento ciliar, impedindo que o muco seja expelido. Cronicamente, destrói os cílios  pigarro
PULMÃO
Formado pelos brônquios, bronquíolos, alvéolos, vasos sanguíneos, nervos, tecido elástico e colágeno
Pulmão direito: 3 lobos
Pulmão esquerdo: 2 lobos
PLEURA
Membrana dupla que envolve o pulmão
Pleura visceral: próxima ao pulmão
Pleura parietal: próxima a caixa torácica
Pressão interpleural: pressão do líquido pleural sobre o pulmão
Pressão menor que a pressão atmosférica 
(o que permite a entrada de ar nos pulmões)
Funções: lubrificação, proteção e manutenção da estrutura pulmonar
PLEURA
Rompimento da pleura provoca aumento da pressão sobre o pulmão
O pulmão colapsa e encolhe
INTERSTÍCIO – ESPAÇO INTRAPLEURAL
O interstício é muito pequeno, alvéolo e capilar estão muito próximos
Quando tem edema pulmonar, o líquido não fica no interstício, ele acaba “entrando” no pulmão  “água no pulmão”
Inviabiliza as trocas gasosas = dificuldade para respirar
ALVÉOLOS
Pulmões: 300 milhões de alvéolos cada
Área para difusão dos gases: 70 m²
Células alveolares
Célula I ou pneumócito I: trocas gasosas
Célula II ou pneumócito II: surfactante
TENSÃO SUPERFICIAL PULMONAR
Surfactante – produzidos pelas células II - composição:
 85% dipalmitoilfosfatidilcolina, 10% colesterol e 5 % proteína surfactante A
RESPIRAÇÃO
VENTILAÇÃO PULMONAR:
RESPIRAÇÃO EXTERNA: (pulmonar)
Absorção de O2 e remoção de CO2
RESPIRAÇÃO INTERNA: (tecidual/celular)
Trocas gasosas entre as células e o meio líquido
Respiração: inspiração e expiração
RESPIRAÇÃO EXTERNA
VENTILAÇÃO
Fluxo de ar diretamente 
proporcional a um gradiente de concentração
Quanto maior o volume ocupado pelo gás, menor a pressão exercida pelo gás
Lei de Boyle
P1.V1 = P2.V2
MECÂNICA VENTILATÓRIA
Inspiração: CONTRAÇÃO do diafragma, intercostais externos, escalenos e esternocleidomastóideos
Expiração: 
RELAXAMENTO dos músculos da inspiração e contração dos intercostais internos
Expiração forçada: contração dos intercostais internos e dos abdominais
MECÂNICA VENTILATÓRIA
Inspiração			Expiração
VENTILAÇÃO PULMONAR
FATORES QUE INTERFEREM NA VENTILAÇÃO
1. Expansão da caixa torácica e tensão superficial
Surfactante pulmonar
2. Mudança de forma e elasticidade dos pulmões
Complacência e elasticidade
3. Resistência das vias aéreas
Broncoconstrição e broncodilatação
Doenças obstrutivas
SURFACTANTE PULMONAR
Agente tensoativo: redução da tensão superficial alveolar
Produzido pelas células II ou pneumócitos II
Ação: aumento da complacência pulmonar e diminuição do trabalho respiratório
Deficiência de surfactante  atelectasia pulmonar (colapso pulmonar)
SARA: síndrome da angústia respiratória aguda
SURFACTANTE PULMONAR
O surfactante é produzido a medida que os pulmões do feto amadurecem (34-37 semana)
Se houver deficiência:
SSRRN: síndrome do sofrimento respiratório do recém-nascido
Antes do parto: administração de corticosteroides à gestante para induzir a maturação pulmonar
Após o parto: câmara de oxigênio e surfactante exógeno
COMPLACÊNCIA E ELASTICIDADE
Complacência pulmonar: propriedade de distensão dos pulmões e da caixa torácica. Alteração da forma pulmonar
Elasticidade: capacidade de voltar a posição original
Causas da redução da complacência:
Cicatrizes no tecido pulmonar (tuberculose),
Líquido no tecido pulmonar (edema pulmonar), 
Deficiência de surfactante 
Impedimento expansão pulmonar (paralisia dos músculos intercostais)
Resistência das vias aéreas
Controle do diâmetro dos bronquíolos
Controle reflexo nervoso
Sistema nervoso parassimpático – nervo vago
Efeito broncoconstritor
Controle hormonal
Receptores β2 – ação adrenalina
Efeito broncodilatador
Controle local
Histamina (mastócitos)
Leucotrienos (derivado do ácido araquidônico)
Efeito broncoconstritor
VOLUMES PULMONARES
Volume corrente (Vc): 500 mL
Volume de ar inspirado e expirado em cada ciclo ventilatório
Volume de reserva inspiratória (VRI): 3000 mL
Volume de ar que ainda pode ser inspirado por inspiração forçada
Volume de reserva expiratória (VRE): 1100 mL
Volume de ar que consegue ser expirado por meio de expiração forçada
Volume residual (VR): 1200 mL
Volume de ar que permanece nos pulmões mesmo ao final da expiração forçada
CAPACIDADES PULMONARES
Capacidade inspiratória (CI): Vc+VRI: 3500 mL
Quantidade de ar que a pessoa pode inspirar, partindo do nível expiratório basal e enchendo ao máximo os pulmões
Capacidade vital (CV): Vc+ VRI + VRE: 4600 mL
É a maior quantidade de ar que uma pessoa pode expelir dos pulmões após tê-los enchido ao máximo
Capacidade residual funcional (CRF): VRE + VR: 2300 mL
Quantidade de ar que permanece nos pulmões ao final da expiração normal
Capacidade pulmonar total (CPT): Vc + VRI + VRE + VR: 5800mL
É o maior volume que os pulmões podem alcançar ao final do maior esforço inspiratório possível
ESPAÇO MORTO (DEAD SPACE)
ESPIROMETRIA
Prova de função pulmonar
Prova ventilatória
VENTILAÇÃO PULMONAR X ALVEOLAR
Normal: 12 respirações por minuto
TIPOS E PADRÕES DE VENTILAÇÃO
DIFUSÃO DOS GASES
Fatores que afetam a difusão dos gases
1. Diferença de pressão parcial dos gases
2. Área de superfície disponível para trocas gasosas
3. Distância de difusão
DIFUSÃO DOS GASES
1. Diferença de pressão parcial dos gases
A PO2 alveolar deve ser superior à PO2 arterial para que o oxigênio se difunda do ar alveolar para o sangue.
As diferenças entre a PO2 e a PCO2 no ar alveolar versus no sangue pulmonar aumentam durante o exercício.
As diferenças de pressão parcial maiores aceleram as taxas de difusão do gás.
DIFUSÃO DOS GASES
1. Diferença de pressão parcial dos gases
Aumento da altitude: a pressão atmosférica total diminui, tal como acontece com a pressão parcial de O2: ar rarefeito
159 mmHg ao nível do mar
110 mmHg a 3.000 m
73 mmHg a 6.000 m
DIFUSÃO DOS GASES
1. Diferença de pressão parcial dos gases
A PO2 do ar inspirado diminui com o aumento da altitude e o O2 se difunde para o sangue mais lentamente. 
Doença da altitude elevada – falta de ar, cefaleia, fadiga, insônia, náuseas e tontura – são decorrentes de um menor nível de oxigênio no sangue
DIFUSÃO DOS GASES
2. Área de superfície disponível para trocas gasosas
Qualquer distúrbio pulmonar que diminua a área de superfície funcional das membranas respiratórias reduz a frequência respiratória externa
Ex. enfisema pulmonar – destruição das paredes alveolares
DIFUSÃO DOS GASES
3. Distância de difusão
Quanto maior a distância, menor a taxade difusão
Ex. acúmulo de líquido intersticial entre os alvéolos (edema pulmonar)
TRANSPORTE DE OXIGÊNIO
Oxigênio dissolvido no plasma: 2% = 4 mL
Oxigênio ligado à hemoglobina (Hb): 98% = 196 mL
Volume corrente normal: 500 mL de ar
Frequência respiratória normal: 12 respirações/min
Débito cardíaco: 6L/min
HEMOGLOBINA
Hemoglobina: 4 cadeias 
Grupo Heme (associado ao ferro Fe+2)
Cada molécula de Hb liga-se a 4 moléculas de O2
Regulação alostérica: mecanismo de cooperatividade (facilita a ligação da próxima molécula à cadeia)
HEMOGLOBINA
HEMOGLOBINA - ANEMIA FERROPRIVA
Anemia ferropriva: diminuição dos eritrócitos por deficiência de ferro
O ferro é essencial para a produção de eritrócitos e transporte de oxigênio (grupo heme da Hb)
Na deficiência de ferro, há diminuição dos eritrócitos e o transporte de oxigênio fica comprometido
 fadiga, cansaço, pele pálida, dores de cabeça, tontura, taquicardia
HEMOGLOBINA
Oxi-hemoglobina (Oxi-Hb): Hb ligada ao oxigênio
Desoxi-hemoglobina (Desoxi-Hb): Hb sem oxigênio
Quando a hemoglobina reduzida (Hb) é completamente convertida em oxi-hemoglobina (Hb-O2), diz-se que a hemoglobina está totalmente saturada; quando a hemoglobina é constituída por uma mistura de Hb e Hb-O2, está parcialmente saturada.
O fator mais importante para determinar quanto O2 que se liga à hemoglobina é a PO2; quanto maior for a PO2, mais O2 se combina à Hb. 
Observe que quando a PO2 está alta, a hemoglobina se liga a grandes quantidades de O2 e está quase 100% saturada. Quando a PO2 está baixa, a hemoglobina está apenas parcialmente saturada.
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Nos capilares pulmonares, onde a PO2 é alta, uma grande quantidade de O2 se liga à hemoglobina (oxigênio vai para o sangue). Nos capilares teciduais, em que a PO2 é menor, a hemoglobina não prende tanto O2, e o O2 dissolvido é descarregado nas células teciduais via difusão (oxigênio vai para o tecido)
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA HEMOGLOBINA AO OXIGÊNO
Outros fatores influenciam a afinidade com que a hemoglobina se liga ao O2. 
Estes fatores deslocam toda a curva para a esquerda (maior afinidade) ou para a direita (menor afinidade).
1. Acidez (pH)
2. pCO2
3. Temperatura
4. BPG ou DPG
1. Acidez (pH)
Conforme a acidez aumenta (pH diminui), a afinidade da hemoglobina ao O2 diminui, e o O2 se dissocia mais facilmente da hemoglobina (“sai da Hb”).
Assim, o pH reduzido expulsa o O2 da hemoglobina, disponibilizando mais O2 para as células teciduais.
Em contraste, o pH elevado aumenta a afinidade da hemoglobina pelo O2 e desloca a curva de dissociação oxigênio-hemoglobina para a esquerda.
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA HEMOGLOBINA AO OXIGÊNO
1. Acidez (pH)
Os principais ácidos produzidos por tecidos metabolicamente ativos são o ácido láctico e o ácido carbônico. 
Quando o pH diminui, toda a curva de dissociação da oxi-hemoglobina se desloca para a direita; em uma dada PO2, a Hb está menos saturada com O2, uma mudança denominada efeito Bohr. 
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA HEMOGLOBINA AO OXIGÊNO
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA HEMOGLOBINA AO OXIGÊNO – ACIDEZ-pH
Deslocamento para direita: diminui afinidade da hemoglobina com O2  libera O2
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2.Pressão parcial de dióxido de carbono
O CO2 também pode se ligar à hemoglobina, e o efeito é semelhante ao do H+ (deslocamento da curva para a direita). 
Conforme a PCO2 sobe, a hemoglobina libera O2 mais facilmente.
A PCO2 e o pH são fatores relacionados, porque o baixo pH do sangue (acidez) resulta em PCO2 elevada. 
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA HEMOGLOBINA AO OXIGÊNO
A reação ocorre nos eritrócitos
Conforme o CO2 entra no sangue, grande parte dele é temporariamente convertido em ácido carbônico (H2CO3), em uma reação catalisada por uma enzima nos eritrócitos chamada de anidrase carbônica (AC).
O ácido carbônico assim formado nos eritrócitos se dissocia em íons hidrogênio e íons bicarbonato. Conforme a concentração de H+ aumenta, o pH diminui. 
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Assim, um aumento na PCO2 produz um ambiente mais ácido, o que ajuda na liberação de O2 da hemoglobina. 
Durante o exercício, o ácido láctico – um subproduto do metabolismo anaeróbico no interior dos músculos – também diminui o pH do sangue.
A PCO2 diminuída (e o pH elevado) desloca a curva de saturação para a esquerda.
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA HEMOGLOBINA AO OXIGÊNO
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA HEMOGLOBINA AO OXIGÊNO – pCO2
3.Temperatura
Conforme a temperatura aumenta, o mesmo acontece com a quantidade de O2 liberado da hemoglobina.
 O calor liberado pela contração das fibras musculares tende a elevar a temperatura corporal. 
Células metabolicamente ativas requerem mais O2 e liberam mais ácidos e calor, que por sua vez, promovem a liberação de O2 da oxi-hemoglobina. 
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA HEMOGLOBINA AO OXIGÊNO
3.Temperatura
A febre produz um resultado semelhante. 
Em contraste, durante a hipotermia, o metabolismo celular desacelera, a necessidade de O2 é reduzida e mais O2 permanece ligado à hemoglobina (um deslocamento da curva de saturação para a esquerda).
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA HEMOGLOBINA AO OXIGÊNO
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA HEMOGLOBINA AO OXIGÊNO – TEMPERATURA
4. BPG ou DPG
2,3 bisfosfoglicerato ou difosfoglicerato 
Encontrado nos eritrócitos, diminui a afinidade da hemoglobina pelo O2 e, assim, ajuda a descarregar o O2 da hemoglobina. 
Quanto maior for o nível de BPG, mais O2 é descarregado da hemoglobina.
O nível de BPG é maior em pessoas que vivem em altitudes mais elevadas.
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA HEMOGLOBINA AO OXIGÊNO
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA HEMOGLOBINA AO OXIGÊNO – DPG
HEMOGLOBINA FETAL X ADULTA
A hemoglobina fetal (Hb-F) difere da hemoglobina adulta (Hb-A) em estrutura e afinidade ao O2. 
A Hb-F tem uma maior afinidade ao O2 
À medida que o sangue materno entra na placenta, o O2 é prontamente transferido para o sangue fetal.
Isto é muito importante porque a saturação de O2 no sangue materno na placenta é bastante baixa, e o feto poderia sofrer de hipoxia se não fosse a maior afinidade da hemoglobina fetal ao O2
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HEMOGLOBINA FETAL X ADULTA
MONÓXIDO DE CARBONO (CO)
O monóxido de carbono (CO) é um gás incolor e inodoro encontrado na fumaça do escapamento de automóveis, fornos a gás e aquecedores de ambiente, e também na fumaça do cigarro. 
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O CO se liga ao grupo heme da hemoglobina, mas é 200 vezes mais forte do que a ligação entre o O2 e a hemoglobina
Níveis sanguíneos elevados de CO causam intoxicação por monóxido de carbono.
Sem tratamento imediato, pode ser fatal. 
Tratamento: administração de oxigênio puro, o que acelera a separação do monóxido de carbono da hemoglobina.
CONTROLE DA RESPIRAÇÃO
Centro respiratório
Centro respiratório bulbar (bulbo)
Grupo respiratório dorsal
Grupo respiratório ventral: complexo pré-Bötzinger
Grupo respiratório pontino (ponte)
complexo pré-Bötzinger geração do ritmo respiratório, semelhante às células rítmicas do coração
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CONTROLE DA RESPIRAÇÃO
INFLUÊNCIAS NA RESPIRAÇÃO
Córtex cerebral tem conexões com o centro respiratório: 
Voluntariamente, podemos alterar o padrão respiratório ou até mesmo parar de respirar por um período
Acúmulo de CO2 e H+ no corpo:
Quando a PCO2 e a concentração de H+ aumentam a um certo nível, os neurônios do GRD são estimulados, impulsos nervosos são enviados à musculatura inspiratória e a respiração é retomada.
Regulação da respiração
O sistema respiratório atua para manter níveis adequados de CO2 e O2 e é muito sensível a mudanças
Os neurônios sensíveis a produtos químicos, quimiorreceptores, monitoramos níveis de CO2, H+ e O2 e fornecem informações ao centro respiratório 
Quimiorreceptores centrais e periféricos
Quimiorreceptores centrais
Localizados no bulbo
Respondem a mudanças de H+ ou CO2 (acidez) no líquor
Quimiorreceptores periféricos
Localizados nas artérias aorta e carótida
Respondem a diminuição da PO2 e aumento da PCO2
Com o aumento da PCO2, aumento de H+ ou diminuição da PO2, as aferências dos quimiorreceptores centrais e periféricos fazem com que o GRD se torne muito ativo, e a frequência e a profundidade da respiração aumentam  Hiperventilação
HIPÓXIA: pouco oxigênio
REFLEXO DE INSUFLAÇÃO - HERING-BREUER
Receptores de estiramento (brônquios e bronquíolos) são distendidos durante a hiperinsuflação dos pulmões
Impulsos nervosos são enviados para o GRD (bulbo)
O GRD é inibido e os músculos diafragma e intercostais externos relaxam.
Assim, a inspiração adicional é interrompida e a expiração começa. 
O ar sai, os pulmões se esvaziam e os receptores de estiramento não são mais estimulados. Assim, o GRD não é mais inibido, e começa uma nova inspiração.
REFLEXO DA TOSSE
Brônquios e a traqueia + substâncias estranhas  reflexo da tosse. 
Os impulsos aferentes  bulbo
Os músculos abdominais se contraem fortemente, empurrando o diafragma para cima. A pressão nos pulmões aumenta
As cordas vocais e a epiglote se abrem subitamente e o ar é expelido a 120-160 km/h. 
Cerca de 2,5 L de ar são inspirados, a epiglote se fecha, e as cordas vocais se cerram fortemente
O ar geralmente carrega consigo qualquer corpo estranho que esteja presente nos brônquios ou na traqueia.
REFLEXO DO ESPIRRO
Semelhante à tosse, exceto que ele se aplica às vias nasais, e não às vias aéreas inferiores. 
Irritação das vias nasais: impulsos aferentes  bulbo
Ocorre uma série de reações semelhantes às observadas no reflexo da tosse
A úvula é deprimida, de modo que grandes quantidades de ar passam rapidamente pelo nariz, ajudando, assim, a limpar as vias nasais, eliminando os materiais estranhos.