sistema respiratorio

Prévia do material em texto

O metabolismo aeróbio das células depende de um supri- mento contínuo de oxigênio e de nutrientes do meio externo, associados à remoção do dióxido de carbono. 
A distância limita a taxa de difusão; assim, a maioria dos animais multicelulares necessita de órgãos respiratórios especializados associados a um sistema circulatório. 
Desafio fisiológico adicional: a desidratação. A superfície de troca deve ser 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. 
Os pulmões humanos são encerrados na cavidade do tórax para limitar o seu contato com o ar exterior. A internalização cria um ambiente úmido ideal para as trocas gasosas com o sangue e protege a delicada superfície alveolar de danos. 
O fluxo de ar requer uma bomba muscular para criar gradientes de pressão. dois componentes separados: uma bomba muscular e uma superfície de troca úmida e fina. Em seres humanos, a bomba muscular é constituída pelas estruturas musculares do tórax. Os pulmões consistem em um epitélio de troca com vasos sanguíneos associados. 
As quatro funções primárias do sistema respiratório são: 
1. Troca de gases entre a atmosfera e o sangue. Ocorpo trazo O2 e o distribui para os tecidos, eliminando o CO2 produzido pelo metabolismo. 
2. Regulação homeostática do pH do corpo. Os pulmões podem alterar o pH corporal retendo ou eliminando seletivamente o CO2. 
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 mecanis- mos de defesa que aprisionam e destroem substâncias poten- cialmente nocivas antes que elas possam entrar no corpo. 
4. Vocalização.Oarmove-seatravésdaspregasvocais,crian- do vibrações usadas para falar, cantar e outras formas de comunicação. 
O sistema respiratório também é uma fonte significativa de perda de água e de calor do corpo. Essas perdas devem ser balanceadas com o uso de com- pensações homeostáticas. 
o sistema respirató- rio realiza essas funções, trocando ar entre o meio externo e os espaços aéreos do interior dos pulmões. Essa troca é o fluxo glo- bal* de ar e segue muitos dos mesmos princípios que governam o fluxo global (de massa) de sangue no sistema circulatório: 
1. Ofluxoocorreapartirderegiõesdepressãomaisaltapara regiões de pressão mais baixa. 
2. Umabombamuscularcriagradientesdepressão. 
3. A resistência ao fluxo de ar é influenciada principalmente pelo diâmetro dos tubos pelos quais o ar está fluindo. 
Tanto o ar quanto o sangue são fluidos. A diferença pri- mária entre o fluxo de ar no sistema respiratório e o fluxo san- guíneo no sistema circulatório é que o ar é uma mistura de gases menos viscosa e compressível, ao passo que o sangue é um líqui- do não compressível. 
O SISTEMA RESPIRATÓRIO 
A respiração celular refere-se à reação intracelular do oxigênio com moléculas orgânicas para produzir dióxido de carbono, água e energia na forma de ATP 
externa, o tema deste capítulo e do próximo, é o movimento de gases entre o meio externo e as células do corpo. A respiração externa pode ser subdividida em quatro processos integrados 
1. A troca de ar entre a atmosfera e os pulmões. Este processo é conhecido como ventilação, ou respiração. Inspiração (inalação) é o movimento do ar para dentro dos pulmões. Expiração (exalação) é o movimento de ar para fora dos pulmões. Os mecanismos pelos quais a ventilação ocorre são chamados coletivamente de mecânica da respiração. 
2. A troca de O2 e de CO2 entre os pulmões e o sangue. 
3. O transporte de O2 e CO2 pelo sangue. 
4. 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 com 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 as- sociados 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. 
3. 3. Os ossos e os músculos do tórax (cavidade torácica) e do abdome que auxiliam a ventilação. 
4. O sistema respiratório pode ser dividido em duas partes: o trato respiratório superior, que consiste em boca, cavidade na- sal, faringe e laringe, e o 
trato respiratório inferior, que é forma- do pela traqueia, pelos dois brônquios principais, suas ramifica- ções e pelos pulmões. O trato inferior também é conhecido como a porção torácica do sistema respiratório, devido à sua inclusão anatômica no tórax. 
O tórax é delimitado pelos ossos da coluna vertebral e das cos- telas e seus músculos associados. Juntos, os ossos e os músculos são denominados caixa torácica. A camada de músculo esquelético em forma de cúpula, o dia- fragma, forma a base 
O conjunto de dois músculos intercostais, interno e exter- no, conectam os doze pares de costelas. Músculos adicionais, os esternocleidomastóideos e os escalenos, estendem-se da cabeça e do pescoço até o esterno e as duas primeiras costelas. 
Funcionalmente, o tórax é um recipiente fechado preenchido com três sacos membranosos, ou bolsas. Um, o saco peri- cárdico, contém o coração. Os outros dois são os sacos pleurais, cada um cercando um pulmão. O esôfago, os nervos e os vasos sanguíneos torácicos passam entre os sacos pleurais 
Os sacos pleurais envolvem os pulmões 
Os pulmões (Fig. 17.2a, b) 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 dia- fragma. As vias aéreas semirrígidas – os brônquios – conectam os pulmões à via aérea principal, a traqueia. 
Cada pulmão é rodeado por um saco pleural de parede du- pla, cujas membranas forram o interior do tórax e cobrem a su- perfície externa dos pulmões (Fig. 17.2d, FIG. 17.3). Cada mem- brana pleural, ou pleura, é formada por muitas camadas de tecido conectivo elástico e um grande número de capilares. As camadas opostas da membrana pleural são mantidas unidas por uma fina camada de líquido pleural, cujo volume total é de somente cerca de 25 a 30 mL em um homem de 70 kg. O resultado é parecido com um balão cheio de ar (o pulmão) circundado por um balão cheio de água (o saco pleural). 
O líquido pleural tem vários 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 ade- ridos 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. 
As vias aéreas conectam os pulmões ao meio externo 
O ar entra no trato respiratório superior através da boca e do na- riz e passa pela faringe, uma passagem comum para os alimen- tos, para os líquidos e para o ar. Da faringe, o ar flui através da laringe para a traqueia (Fig. 17.2a). A laringe contém as pregas vocais, faixas de tecido conectivo que são tensionadas e vibram para criar o som quando o ar passa por elas. 
A traqueia é um tubo semiflexível mantido aberto por 15 a 20 anéis cartilaginosos em forma de C. Esses anéis se es- tendem para dentro do tórax, onde se ramificam (divisão 1) em um par de brônquios primários, um brônquio para cada pulmão (Fig. 17.2a). Nos pulmões, os brônquios ramificam-se repetida- mente (divisões 2-11) em brônquiosprogressivamente menores (Fig. 17.2e). Como a traqueia, os brônquios são tubos semirrígi- dos sustentados por cartilagem. 
Nos pulmões, os menores brônquios formam os bronquíolos, pequenas passagens flexíveis com uma parede formada por músculo liso. Os bronquíolos continuam ramificando-se (divisões 12-23) até que os bronquíolos respiratórios formem uma transição entre as vias aéreas e o epitélio de troca do pulmão. 
O diâmetro da via aérea torna-se progressivamente me- nor da traqueia até os bronquíolos, porém, como as vias aéreas individuais ficam mais estreitas, o seu número aumenta geome- tricamente 
A velocidade do fluxo de ar é inversamente proporcional à área de secção transversal da via aérea (p. 442). Esse conceito é si- milar à velocidade do fluxo sanguíneo através das diferentes partes do sistema circulatório, ou seja, a velocidade do fluxo de ar é maior nas vias aéreas superiores e menor nos bronquíolos terminais. 
1. Qual é a diferença entre respiração celular e respiração externa? 
A respiração celular refere-se à reação intracelular do oxigênio com moléculas orgânicas para produzir dióxido de carbono, água e energia na forma de ATP e a A respiração externa, é o movimento de gases entre o meio externo e as células do corpo. A respiração externa pode ser subdividida em quatro processos integrados:
1. A troca de ar entre a atmosfera e os pulmões. Este processo é conhecido como ventilação, ou respiração. Inspiração (inalação) é o movimento do ar para dentro dos pulmões. Expiração (exalação) é o movimento de ar para fora dos pulmões. Os mecanismos pelos quais a ventilação ocorre são chamados coletivamente de mecânica da respiração. 
2. A troca de O2 e de CO2 entre os pulmões e o sangue. 
3. O transporte de O2 e CO2 pelo sangue. 
4. A troca de gases entre o sangue e as células. 
2-Cite os componentes do trato respiratório superior e os do trato respiratório inferior. 
O sistema respiratório pode ser dividido em duas partes: o trato respiratório superior, que consiste em boca, cavidade na- sal, faringe e laringe, e o trato respiratório inferior, que é forma- do pela traqueia, pelos dois brônquios principais, suas ramifica- ções e pelos pulmões. O trato inferior também é conhecido como a porção torácica do sistema respiratório, devido à sua inclusão anatômica no tórax. 
3- Cite os componentes (incluindo os músculos) da caixa torácica. Liste os conteúdos do tórax. 
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. A camada de músculo esquelético em forma de cúpula, o diafragma, forma a base. O conjunto de dois músculos intercostais, interno e externo, conectam os doze pares de costelas. Músculos adicionais, os esternocleidomastóideos e os escalenos, estendem-se da cabeça e do pescoço até o esterno e as duas primeiras costelas. Funcionalmente, o tórax é um recipiente fechado preenchido com três sacos membranosos, ou bolsas. Um, o saco pericárdico, contém o coração. Os outros dois são os sacos pleurais, cada um cercando um pulmão. O esôfago, os nervos e os vasos.
4- Quais passagens de ar do sistema respiratório são colapsáveis? 
As vias aéreas aquecem, umedecem e filtram o ar inspirado 
Durante a respiração, as vias aéreas superiores e os brônquios servem de passagem para o ar e também desempenham um papel importante no condicionamento do ar antes que ele alcance os alvéolos. O condicionamento possui três componentes: 
1. Aquecimento do ar à temperatura do corpo (37°C), de modo que a temperatura corporal não mude e os alvéolos não sejam danificados pelo ar frio. 
2. Adicionavapordeáguaatéoaratingiraumidadede100%, de modo que o epitélio de troca úmido não seque. 
3. Filtramaterialestranho,demodoquevírus,bactériasepar- tículas inorgânicas não alcançam os alvéolos. 
 Em condições normais, quando o ar alcança a traqueia, ele foi condicionado a 100% de umidade e 37°C. A respiração pela boca não é tão eficaz em aquecer e umedecer o ar como a respiração pelo nariz. 
A filtração do ar ocorre na traqueia e nos brônquios. Tanto a traqueia quanto os brônquios são revestidos com um epitélio ciliado, cujos cílios são banhados por uma camada de solução salina que é produzida pelas células epiteliais quando o Cl􏰅 é secretado para o lúmen por canais de ânions apicais que atraem Na􏰆 para o lúmen através da via paracelular. O movimento de soluto do LEC para o lúmen cria um gradiente osmótico, e, assim, a água segue os íons em direção à via aérea. O canal CFTR, cujo mau funcionamento provoca a fibrose cística, é um dos canais iônicos encontrados na superfície apical desse epitélio.
Uma camada viscosa de muco flutua sobre os cílios para prender a maior parte das partículas inaladas e com tamanho superior a 2 􏰀m. A camada de muco é secretada pelas células caliciformes no epitélio (Fig. 17.5b). Os cílios batem com um mo- vimento ascendente que move o muco continuamente em dire- ção à faringe, criando o que é chamado de movimento mucociliar (“escada rolante” mucociliar). O muco contém imunoglobulinas que podem atuar sobre muitos patógenos. Uma vez que o muco chega até a faringe, ele pode ser expelido (expectorado) ou de- glutido. No muco deglutido, o ácido do estômago e as enzimas destroem os microrganismos restantes 
 
O tabagismo paralisa os cílios das vias aéreas e aumenta a produção de muco. Por que esses efeitos causam tosse em fumantes? 
Os alvéolos são os locais onde ocorrem as trocas gasosas 
Os alvéolos, agrupados nas extremidades dos bronquíolos termi- nais, constituem a maior parte do tecido pulmonar (Fig. 17.2f, g). A sua função primária é a troca gasosa entre eles e o sangue. 
Cerca de 95% da área superficial alveolar é utilizada para a troca de gases e é formada por células alveo- lares tipo I. Essas células são muito delgadas, então os gases se difundem rapidamente através delas 
A célula alveolar tipo II, menor e mais espessa, sintetiza e secreta uma substância química conhecida como surfactante. O surfactante mistura-se com o líquido fino que reveste o alvéolo para ajudar os pulmões quando eles se expandem durante a res- piração, como você verá posteriormente neste capítulo. As célu- las tipo II também ajudam a minimizar a quantidade de líquido presente nos alvéolos, transportando solutos e água para fora do espaço aéreo alveolar. 
o tecido conectivo entre as células epi- teliais alveolares contém muitas fibras de colágeno e de elastina que criam a energia potencial elástica quando o tecido pulmonar é estirado. 
A associação íntima dos alvéolos com uma extensa rede de capilares demonstra a estreita ligação entre os sistemas circulató- rio e respiratório. Os vasos sanguíneos preenchem 80 a 90% do espaço entre os alvéolos, formando uma “camada” quase contínua de sangue que está em contato íntimo com os alvéolos cheios de ar. A proximidade do sangue capilar com o ar alveolar é essencial para a rápida troca de gases. 
A circulação pulmonar é um sistema de baixa pressão e alta taxa de fluxo 
A circulação pulmonar inicia com o tronco pulmonar, o qual re- cebe sangue com pouco oxigênio do ventrículo direito. O tronco pulmonar divide-se em duas artérias pulmonares, uma para cada pulmão (Fig. 14.5, p. 445). O sangue oxigenado dos pulmões re- torna ao átrio esquerdo pelas veias pulmonares 
A taxa do fluxo sanguíneo através dos pulmões é bem mais alta do que em outros tecidos (p. 492), uma vez que os pulmões recebem o débito cardíaco total do ven- trículo direito: 5 L/min. Ou seja, o volume sanguíneo que flui através dos pulmões em 1 minuto é o mesmo que flui através do corpo. 
Apesar da alta taxade fluxo, a pressão sanguínea pulmonar é baixa. A pressão arterial pulmonar média é de 25/8 mmHg, muito mais baixa do que a pressão sistêmica média de 120/80 mmHg. O ventrículo direito não tem de bombear tão vigorosamente para gerar o fluxo sanguíneo através dos pulmões, visto que a resistência a circulação pulmonar é baixa. Essa resistência baixa pode ser atribuída ao menor comprimento total dos vasos sanguíneos pulmonares e à distensibilidade e grande área de secção transversal total das arteríolas pulmonares. 
Em geral, a pressão hidrostática resultante que filtra o líquido de um capilar pulmonar para o espaço intersticial é baixa, uma vez que a pressão sanguínea média é baixa. O sistema linfático remove de maneira eficiente os líquidos filtrados, e o volume do líquido intersticial pulmonar é geralmente mínimo. Como consequência, a distância entre o espaço aéreo alveolar e o endotélio capilar é pequena, e os gases difundem-se rapidamente entre eles. 
 LEIS DOS GASES 
tanto o ar quanto o sangue são fluidos. A diferença principal é que o sangue é um líquido não compressível, ao passo que o ar é formado por uma mistura de gases compressíveis. A FIGURA 17.6 descreve as leis que regem o comportamento dos gases e que fornecem as bases para a troca de ar entre a atmosfera e os alvéolos. Consideraremos as leis dos gases que governam a solubilidade e o transporte de oxigênio no sangue. 
Pelo fato de a pressão atmosférica variar com a altitude e como poucas pessoas vivem exatamente ao nível do mar, essa convenção nos permite comparar pressões diferentes que ocorrem durante a ventilação sem corrigir para a altitude. 
Na ventilação, o fluxo glo- bal de ar a favor de gradientes de pressão explica por que ocorrem trocas gasosas entre o meio externo e os pulmões. O movimento do tórax durante a respiração cria, nos pulmões, condições de pressões alta e baixa alternadas. 
A difusão de gases a favor dos gradientes de concentração (pressão parcial) também se aplica aos gases individualmente. 
No corpo humano, podemos supor que o número de moles e a temperatura são constantes. Removendo as constantes, temos a seguinte equação: Esta relação diz que, se o volume de gás aumenta, a pressão diminui, e vice-versa. 
o oxigênio move-se de áreas de pressão parcial mais elevada para áreas de pressão parcial menos elevada. A di- fusão dos gases individuais é importante para a troca de oxigênio e de dióxido de carbono entre os alvéolos e o sangue e do sangue para as células, como você aprenderá posteriormente. 
No sistema respiratório, mudanças no volume da cavidade torácica durante a ventilação causam gradientes de pressão que geram fluxo de ar. Quando o volume do tórax aumenta, a pressão alveolar diminui, e o ar flui para dentro do sistema respiratório. Quando o volume do tórax diminui, a pressão alveolar aumenta, e o ar flui para a atmosfera. Esse movimento de ar é chamado de fluxo de massa, visto que toda a mistura de gás está se movendo, e não somente um ou dois dos gases distribuídos pelo ar. 
VENTILAÇÃO 
A troca da massa de ar entre a atmosfera e os alvéolos é denominada ventilação, ou respiração (Fig. 17.1). Um único ciclo respiratório consiste em uma inspiração seguida por uma expiração. 
Os músculos primários envolvidos na respiração espontânea (respiração em repouso) são o diafragma, os intercostais externos e os escalenos. Durante a respiração forçada, outros músculos do tórax e do abdome podem ser requisitados a auxiliar. Exemplos de situações fisiológicas nas quais a respiração é forçada incluem exercícios, tocar um instrumento de sopro e soprar um balão. 
Como mencionado, o fluxo de ar no trato respiratório obedece às mesmas regras do fluxo sanguíneo: 
Esta equação significa que (1) o fluxo de ar ocorre em res- posta a um gradiente de pressão (ΔP) e (2) o fluxo diminui à me- dida que a resistência (R) do sistema ao fluxo aumenta. Antes de discutirmos a resistência, consideraremos como o sistema respi- ratório gera um gradiente de pressão. As relações pressão-volume da lei de Boyle são a base da ventilação pulmonar. 
A principal função do pulmão é promover a troca gasosa continua entre o ar inspirado e o sangue da circulação pulmonar, fornecendo o oxigênio (O2) e removendo o dióxido de carbono (CO2). A vida depende da realização continua e eficiente desse processo.
VIAS AÉRIAS SUPERIORES: NARIZ, BOCA, FARINGE E LARINGE
VIAS AÉRIAS INFERIORES: TRÁQUEIA, BRÔQUIOS (TERMINAIS RESPIRATÓRIOS) DUCTOS E SACOS ALVEOLARES – FORMACÃO DA MASSA PULMONAR.
 
BRÔNQUIOS:
Bronquios: tubo cartilaginoso que permite a passagem do ar. 
Bronquiolos: tubo cartilaginoso que conduz o ar; onde ocorre a hematose 
Os bronquíolos constituem as ramificação terminais dos brônquios que penetram os alvéolos pulmonares. Dentro do pulmão, os brônquios de primeira ordem se ramificam em brônquios de segunda e terceira ordem. Das ramificações dos brônquios de terceira ordem surgem os bronquíolos, minúsculos tubos de menos de 1 mm de diâmetro cujas paredes são constituídas de fibras musculares lisas.
Sua função é transportar o ar até os alvéolos pulmonares, onde ocorre a hematose (troca gasosa). Se ramificam até mudarem de estrutura e passarem a ser chamados de ductos alveolares, conductos longos que terminam nos alvéolos pulmonares. 
PULMÃO E ALVEOLOS: Órgão da respiração situados na cavidade toraxica, logo acima do diafragma;
Dividido em: 
DIREITO: 3 lobos (superior, médio, inferior)
ESQUERDO: 2 lobos (superior e inferior)
Basicamente formado por estruturas chamadas de alvéolos.
*Pleura: reveste o pulmão e a parede do tórax
Cavidade pleural: liquido pleural. Lubrificação 
FUNCAO PULMONAR:
Alvéolos: local onde ocorre a troca gasosa 
Alveolos: rodeados por capilares, onde entram o sangue venoso(rico em CO2) e se tornará um sangue arterial (rico em O2) 
Os músculos do tórax, do pescoço e do abdome criam a força responsável pelo movimento de ar durante a respiração.