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Segue a mesma regra do sistema cardíaco, ou seja, o fluxo segue um gradiente de pressão Apresenta um desafio evolutivo, pois antes os animais usavam a própria pele como superfície para trocas gasosas (por meio da difusão) Animais como peixes e alguns repteis ainda conseguem sobreviver com sistemas respiratórios mais rústicos (brânquias e respiração cutânea) Porém com a evolução os animais que começaram a sair do meio aquático para o terrestre, foi necessário internalizar o sistema respiratório para não haver perda fácil de água levando a uma desidratação fácil Com isso se craram mecanismos de respiração externa que são responsáveis por trazer o ar para dentro do corpo até chegar a superfície de troca ↑ taxa de metabolismo = ↑ taxa de frequência respiratória = ↑ taxa de troca gasosas (para conseguir trazer mais energia para o corpo) Com o aparelho respiratório interno acaba o risco de desidratação, mas um novo problema surge: o pulmão precisa ter a capacidade de mover o ar atmosférico para dentro dele Fazer respiração: processo de troca de gases entre atmosfera e sangue Regulação homeostática do pH corporal: o aparelho respiratório é o principal reforço do corpo para manter o pH adequado Proteção contra patógenos e substancias irritantes Vocalização Ventilação é o esforço necessário para que o ar chegue até os pulmões (nos alvéolos) É formado pela respiração + ventilação = ventilação completa Tudo que ocorre fora da célula, ou seja, todo o trajeto do ar até chegar aos alvéolos é chamada de respiração externa O que acontece dentro da célula é chamado de respiração celular (vamos abordar mais a externa) Transporte da respiração externa: ventilação (chegada de ar aos alvéolos) difusão de gases dos alvéolos para o sangue transporte de gases dos vasos p/ tecidos Sistema condutor: inclui o trato respiratório superior (narinas, vestíbulos, cavidade nasal, laringe, traqueia brônquios e bronquíolos) Sistema de troca: começa a partir dos brônquios de transição, juntamente com os alvéolos. Existem músculos e ossos do tórax que tambem fazem parte desse processo Musculo da inspiração: é o mais importante, o elemento que mais faz esforço é o diafragma Mas também fazem parte desse processo os intercostais internos, escalenos e esternoclidomastoide. O diafragma é importante pois quando ele contrai ele permite que a caixa torácica aumente de volume. Os outros músculos ajudam a movimentar as costelas ampliando e arqueando-as Musculo da inspiração: o diafragma apresenta um papel indireto na inspiração, quem participa de forma ativa são os músculos intercostais internos (voltando as costelas para um volume menor) e os músculos abdominais. O trajeto da cavidade nasal até os bronquíolos se assemelha as artérias. Começamos com um trajeto maior e a medida que chega aos bronquíolos ocorrem ramificações De forma geral a traqueia apresenta maior diâmetro, porem se pegar a área total de bronquíolos e comparar com a traqueia, existem muito mais bronquíolos (isso influencia no fluxo! Permitindo uma distribuição homogenia pelo pulmão) Quem determina o fluxo de gases e o gradiente de pressão (fluindo da zona de maior pressão para a de menor) Porem existem algumas diferenças, por exemplo os gases se associam em relação a volume e pressão, podendo facilmente haver alteração de volume (diferente do sangue que não é capaz de alterar seu volume, pois é um fluido não compressível) Gases tem uma relação interessante com a pressão, uma lei da física diz que “gases é o resultado do somatório da pressão de cada componente desse gas” Ou seja, o gás atmosférico não é um gás puro ele é uma mistura de nitrogênio + 02 + CO2 + vapor da agua (sendo sua maior parte composta de nitrogênio e oxigênio) O que ajuda na difusão por exemplo passar gases do alvéolo para o sangue é a pressão do gas. Um paciente com dificuldade respiratória apresenta muitos alvéolos comprometidos dificultando a passagem de oxigênio dos alvéolos para o sangue, nesse caso fazemos uma oxigênio terapia (com cilintro de O2 100%). Assim o que chega na via respiratória é a pressão do O2, com essa pressão alta no sangue os gases podem seguir o gradiente de pressão mais facilmente chegando aos alvéolos (quanto maior a pressão que chega nos alvéolos melhor para a troca) Isso explica porque é mais fácil respirar no nível do mar, pois a nível do mar existe uma pressão maior Quando inspiramos a pressão de gases na atmosfera é maior do que no pulmão, ou seja, seguindo o gradiente de pressão é mais fácil para o ar entrar E consequentemente quando expiramos a pressão do pulmão está maior do que na atmosfera, facilitando a saída de ar a favor do gradiente. Gases também são compressíveis, assim quanto ↑ o volume do recipiente = ↓ o volume de gás e a mesma coisa se aplica inversamente A caixa toraxica é revestida por uma pleura pariental, depois pela cavidade pleural e pleura visceral. Entre a visceral e a pariental existe um liquido para lubrificar e uma pressão negativa como se fosse um vácuo Se a cavidade torácica expandir, a parental e visceral também expandem e consequente o pulmão que (está presa na pleura visceral). Com isso a pressão do pulmão diminui e a relação entre atmosfera e o ar flui (pelo gradiente de pressão) A mesma coisa acontece no inverso, quando o diafragma expande a caixa toraxica diminui o volume e a pressão aumenta, então o ar sai do pulmão para a atmosfera Outra lei dos gases diz que “o volume e pressão dos gases estão diretamente relacionados com a temperatura do gás e o numero de moléculas do recipiente” Ou seja, um recipiente com gás fechado quando aquecido causa agitação nas moléculas levando a uma expansão. Um dos fatores que aumenta a pressão é a agitação de moléculas. Aquecer o ar = ↑ pressão e volume Um exemplo disso é a sauna, que e fechada e aquece o ar dentro. Com isso a pressão aumenta e or tanto menos esforço respiratório precisa ser feito. A ventilação e associada ao movimento de inspiração e expiração, esses movimentos geral volumes de ventilação que são associados a alguns processos como: VOLUME CORRENTE: é o volume utilizado em situações de repouso associado tanto com a respiração quanto com a inspiração. Ou seja se um animal inspirou 500ml ele vai expirar 500ml O pulmão trabalha com uma margem grande de folga, sua capacidade máxima é de 6 litro e uma inspiração/expiração normal gira em torno de 500ml VOLUME DE RESERVA INSPIRATORIO: quando nos exercitamos a tendência e que aumente os esforços de inspiração e expiração, esse volume pode chegar a 6x o volume corrente (o volume reserva expiratório tende a ser menor que o inspiratório) VOLUME RESIDUAL: esse é o volume que não participa da respiração, já que o pulmão não pode se esvaziar totalmente, pois caso isso acontecesse os alvéolos iriam colaborar CAPACIDADE VITAL: é o volume de reserva inspiratório + volume de reserva expiratório + volume corrente – volume que é possível correr nos pulmões (esse volume diminui com a idade) Uma pessoa tetraplégica ainda consegue respirar normalmente pois não tende a afetar o diafragma (que é responsável por 75 a 60% do esforço da respiração), o nervo que aciona o diafragma é o cervical (ou seja, uma lesão na base do pescoço comprometeria tudo) O nervo acessório tambem é um nervo que é importante não ser acometido pois ele ajuda no movimento do musculo do pescoço Pacientes deficientes conseguem suprir a falta dos outros músculos (que somam de 30 a 45% da respiração) através de fisioterapia para hipertrofia do diafragma Podemos fazer uma comparaçãoda cavidade pulmonar e pleurar como se o pulmão fosse revestido por um balão e esse balão fosse revestido por outro balão que foi esticado a fim de forma uma película Uma película fica em contato direto com a cavidade pulmonar e a outra em contato direto com o pulmão e entre elas existe a cavidade pleural com pressão extremamente baixa Quando inspiramos o diafragma expande e o volume da cavidade torácica aumenta (aumentar o volume em gás = diminuir a pressão) isso favorece a entrada de ar nos pulmões. Quando o diafragma relaxa e sobe, o volume da cavidade torácica diminui e o pulmão sofre redução de tamanho = aumento na pressão do pulmão, assim o ar é expelido AVES: o pulmão delas é fixo e esponjoso, sem capacidade de expandir e alterar o volume. Mas elas apresentam sacos aéreos para compensar, esses sacos são capazes de expandir (essa expansão ocorre quando a parede dos músculos abdominais e intercostais se movimentam) REPTEIS: o movimento respiratório é influenciado pela musculatura da parede celomática que faz o movimento de diafragma, assim ampliando o pulmão e fazendo a inspiração e depois voltando para o tamanho inicial fazendo a expiração É um movimento mais passivo que não demanta tanta atividade O movimento de expiração é basicamente deixar o diafragma relaxar e a própria natureza estica o pulmão fazendo-o voltar a posição original Quando fazemos algo cansativo começamos a trabalhar com a expiração ativa, e utilizamos os músculos que contribuem para a expiração, por isso é normal sentir dor ou incomodo No caso de tretaplegia, a expiração se mantem já que o nervo frênico persiste integro e o diafragma consegue manter sua atividade Segundo a uma lei física “existe um balanço entre substrato e produto” quando associamos isso a respiração usamos o O2 como substrato e o CO2 como produto Na respiração se você tem um aumento no consumo de O2, consequentemente tem mais produção de CO2 e a mesma coisa acontece quando se tem uma diminuição (são proporcionais) O O2 é o gás mais fácil de ser transportado, pois ele é ligado a hemoglobina (que e um complexo proteico ligado nas hemaceas). Cerca de 98% do O2 no sangue é ligado as hemoglobinas Menos de 2% de O2 é ligado ao plasma Edema pulmonar: o que acontece em um edema pulmonar é que a parede dos alvéolos ficam afastadas dos capilares por um liquido presente no espaço. Isso atrapalha a difusão de gases principalmente do O2. Nessa condição é observaod hipóxia com níveis normais de CO2 O plasma é constituído por agua (O2 não se dissolve em agua por isso sua menor parcela está presente no plasma) A ligação da hemoglobina + O2 é reversível, e funciona por meio de gradiente de pressão. Quando o gradiente de pressão estiver + alto entre O2 e hemoglobina do que a razão entre tecido e sangue a hemoglobina permanece ligado ao O2 Por exemplo, quando nenhum tecido precisa de O2 ele permanece ligado a hemoglobina. Agora se o vaso está passando por um tecido com baixo nível de O2, por exemplo um tecido em atividade física, o gradiente de pressão no sangue é maior do que no tecido, então o O2 se desassocia da hemoglobina e vai para região de pressão mais baixa OXIHEMOGLOBINA: é o nome dado a essa junção do O2 + hemoglobina ⇢ Ela vai sempre estabelecer a ligação de acordo com o gradente de pressão ⇢ Quando inspiramos o alvéolo tem alta pressão de 02 e o sangue com baixa pressão de O2, o gradiente de pressão e do alvéolo sangue ⇢ Isso estabelece a formação da oxihemoglobina ESQUEMA DE COMO FUNCIONA: ⇢ O O2 ques esta nos alvéolos vai para os capilares pelo gradiente de pressão ⇢ A maior parte do O2 é transportado pelas hemaceas ⇢ O fluxo segue e o O2 dos capilares voltam na formula de vênula ⇢ A medida que o vai passando pelos tecidos o gradiente de pressão é favorável para o O2 sair da hemácias e ir em sentido aos órgãos ⇢ O moxido de carbono compete com a hemoglobiana e forma uma ligação irreversível fazendo a hemoglobina morrer por hipóxia FATORES QUE INFLUENCIAM A CAPACIDADE DE TRANSPORTE ⇢ Pressão de o2 no plasma ao redor das hemaceas: quando + O2 se encontra no plasma mais chance de ocorrer ligação com a hemácias ⇢ Numero de sítios de ligação disponíveis nos eritrocitos: a hemoglobina é expressa nas hemácias em quantidade diferente, a expressão dela é dependente do ferro na dieta e metabolismo. Mas a capacidade de ligação dela é dependente do numero de sítios ativos. Quanto mais sítios mais ela vai se ligar ao O2 O número de hemácias pode variar entre fases da vida (crianças e adultos) OU também entre espécies que tem vida aquática e terrestres EXAME HEMATOLÓGICO: é o exame onde medimos a porcentagem de composição de hemoglobina no sangue, quanto maior a porcentagem mais capacidade de fazer a ligação com O2 ⇢ Sempre é bom esse valor ser comparado com a quantidade total pois o exame pode confundir ⇢ Se o animal estiver desidratado essa porcentagem aumenta ⇢ Em uma fluidoterapia intensa essa porcentagem reduz, pois o sangue foi diluído Outro parâmetro é a contagem de hemoglobina por meio de testes – situações fisiológicas podem afetar todos os exames ⇢ Lembrando sempre de analisar a morfologia ⇢ Sangue com mais hemácias = mais facilidade de transportar O2 ⇢ Sague com menos hemácias = mais dificuldade de transportar O2 MODELO DA HEMOGLOBINA ⇢ Formada por duas cadeias principais cadeia alpha e cadeis beta ⇢ No meio delas existe uma espécie de “rodela de abacaxi” que é o núcleo formado por ferro ⇢ Ferro é o principal sitio de ligação com o O2 Normalmente mamíferos apresentam 4 agrupamentso heme, podendo ter espécies que apresentam mais Mamíferos marinhos tem maior concentração de hemoglobinas, ou seja, maior quantidade de sito de ligações que ajuda a resistir mais tempo em apneia A taxa de captação de hemoglobina fetal é maior que a materna – o feto consegue roubar O2 da mãe A hemoglobina não é exclusiva de mamíferos, invertebrados, nematoides, insetos também apresentam hemoglobinas ⇢ A pesar de não ser chamado de sangue é um pigmento vermelho que tem a mesma função ajudar a transportar o O2 CAIMBRA: pode estar associada a falta de O2, ao longo prazo o musculo começa a fazer metabolismo anaeróbico fica rico e fica rico em acido lático causando a caibra Não utilizamos o máximo da capacidade de hemoglobina, quando olhamos a saturação de hemoglobina em capilares sistêmicos 75% se apresenta em repouso (reserva) Frente a um atividade física trzendo mais ar para os alvéolos a pressão de O2 aumenta, quando mais O2 chegar até o alvéolo mais hemoglobina vai ser saturada PRINCIPAIS ⇢ pH ⇢ pressão de CO2 ⇢ temperatura ⇢ 2,3 PDG: formado pela quebra da gliocose Somente o pH é proporcional ⇢ pH acido = baixa ligação de O2 ⇢ pH básico = melhor ligação de O2 Os últimos 3 são inversamente proporcionais, ou seja, se eles aumentam a capacidade de ligação diminui A hemoglobina é uma proteína e o pH acido desnatura ela, assim como altas temperaturas – perdendo sua função Já a pressão e o 2,3 pdc são competidores da hemoglobina, quanto mais CO2 mais ele compete com a hemoglobina e atrapalha a ligação – assim como DPG MELHORES EXPLICAÇÕES PAGINA 6 DO RESUMO SISTEMA RESPIRATORIO TROCAS GASOSAS CO2 é mais solúvel em agua ⇢ 7% dele é transportado no plasma ⇢ O resto nas hemaceas Esse transporte pode ocorre em 2 raçoes difetentes ⇢ 23% ligado a hemoglobina: formando a carbonimohemoglobina ⇢ A maior parte é convertida em bicarbonato e ions de hidrogênio: que são mantidos dentro da hemácia Essa conversão em bicarbonato e ions é a principal razão que fazcom que o CO2 seja o vilão em relação a acidificação corporal A acidificação é proporcional aos níveis de CO2 que se formam no organismo, assim quando ocorre uma possível diminuição do pH leva ao quadro de acidose Quando acontece um feedback positivo, por exemplo, a acidose reprime as funções do SNC como centro de controle cardiorrespiratório diminui a função respiratória nível de CO2 aumenta mais acidose aumenta No transporte de CO2 a ordem é invertida em relação ao O2 ⇢ Alvéolos passando O2 pro sangue, e do sangue para os tecidos ⇢ A tendência é que os tecidos estejam PCO2 mais alto que o sangue formando um grandiente de pressão ⇢ Quando o O2 passa a menor parte fica dissolvida no plasma ⇢ A maior parte vai para dentro das hemaceas Quando olhamos a relação o CO2 captado pelas hemaceas 23% se liga a hemoglobina e se tiver muito CO2 no sangue isso diminui a saturação do O2 por competição AMIDRASE CARBÔNICA: ação enzimática que a a maior parte do CO2 sofre. ⇢ Ela utiliza a água para formar acido carbônico ⇢ O acido carbônico é instável e não consegue se permanecer ligado, rapidamente se dissocia ⇢ Porém não volta a ser CO2 e H20 ⇢ Gera bicarbonato e hidrogênio O principal problema da acidose é o hidrogênio A principio isso é corrigido fisiologicamente com a ligação do hidrogênio com a hemoglobina – permanecendo na célula e não reduzindo o pH Porem em forma livre hidrogenio reduz o pH O bicarbonato é eliminado e se dissolve no plasma sendo um tampão para ácidos metabólicos – mas um péssimo tampão para H livre, pois ele se dissocia e fica instável O substrato na formação de hidrogenio e bicarbonato = água e gás carbonico Quando mais CO2 tiver mais H e bicarbonato vão se formar, se formar muito hidrogenio vai chegar um momento que ele vai exceder o tamponamentoo da hemoglobina. – indo para o plasma de forma livre acidificando o pH Próximos dos alvéolos o gradiente inverte ⇢ Pressão do CO2 baixa no alvéolo e alta no sangue ⇢ CO2 dissolvido 7% vai fazer gradiente para os alvéolos ⇢ Já os produtos do plasma se invertem ⇢ Bicarbonato do plasma volta a ser captado por cortransporte com cloro e sofre a ação da enzima amidrase carbônica no sentido reverso – funciona pelo gradiente de pressão ⇢ A medida que a CO2 chega nos alvéolos ela rouba o bicarbonato e o H que se desassocia da hemoglobina ⇢ Forma novamente acido carbônico + agua + gas carbonico ⇢ Esse gas que estava ligado a hemoglobina é expulso das hemaceas ⇢ Com a pressão mais alta no plasma do que no alvéolo o fluxo continua seguindo para o alvéolo Essa converção de CO2 para bicarbonato ajuda a aumentar o transporte de CO2 no corpo e cria um tampão para ácidos metabólicos com a hemoglobina O bicarbonato não funciona como tampão nesse caso A hemoglobina tem uma quantidade fica e demora a ser produzida – em um possível aumento de CO2 no sangue leva a um aumento de H Mais hidrogenio do que hemácias vai tamponar e entrar em acidose – pois o bicarbonato é produzido com mais CO2 no corpo, com o aumento de CO2 o H não tamponado fica livre no plasma causando acidose respiratória O controle da ventilação de forma autônoma é feito pelo bulbo e seus neurônios – controlando o musculo da inspiração e expiração Esses músculos associados ao SNA aciona os neurônios motores acionam o musculo esquelético Controlamos os músculos da respiração por meio do musculo esqueletico e o bulbo ⇢ Quando nenhum desses está fazendo esse controle de forma conciente o controle acontece pelo sistema somático ⇢ Sistema somático controla movimentos respiratórios não concientes Existe uma via de comunicação entre parte do tronco encefálico e encéfalo chamada ponte O que ocorrer ao nível do encéfalo usa a ponte para captar informações e passar para o bulbo ⇢ Centros emocionais chegam ao bulbo que regula a ventilação frente a um quadro de ansiedade O bulbo trabalha com um pradrao tímico de respiração criando intervalos regulares Quando fazemos o controle somático é da forma que queremos, o bulbo vai trabalhar com o padrão rítmico ⇢ Isso tem a ver com o circuito reverberante que se autoestimula e envia estímulos para fora ⇢ O bulbo despara atividade dos neurônios, que é cíclica ⇢ E mantem o circuito estimulado ⇢ Ao mesmo tempo enviando estímulos aos nervos dos músculos associados Quando tem superestimação do bulbo na ansiedade, a velocidade do circuito acelera e a frequência respiratória aumenta Se não tem nada estimulando o circuito, ele fica mais lento e os movimentos respiratórios ficam mais espaçados A ventilação é sujeita a vários reflexos associados a quimiorreceptores e mecanorreceptores – receptores associados a propriedades químicas e físicos do sangue, podendo se localizar em centros do encéfalo ou elementos periféricos O bulbo precisa captar informações para determinar o acionamento ⇢ Emoções e controle voluntario fazem influencia direta sobre esses neurônios O córtex somato motor suplanta o comando bulbar e o sistema límbico controla o emocional ⇢ É possível que a consciência comande o bulbo, assim as emoções que temos influencia em como o bulbo vai trabalhar ⇢ Mas sem consciência, sem alteração emocional, quem comanda é o bulbo O bulbo determina a frequência respiratória por parâmetros significativos para a ventilação os principais são CO2, O2 e pH CO2: é monitorado por quimiorreceptores centrais do próprio bulbo. Na carótida e aorta eles também dosam nível de 02 e pH do sangue Essas recepções nas artérias são transmitidas por neurônios aferentes até o bulbo que recebe a informação Quando esses receptores periféricos das artérias se encontram em uma PO2 baixa, eles fecham o canal de potássio e a célula tende a despolazir pela entrada de cálcio que libera neurotransmissores que ativam as vias aferentes e aumentam o estimulo ao bulbo q acelera o processo Em uma PCO2 alta os receptores centrais e periféricos são ativados e o bulbo aumenta a ventilação, como consequência aumenta a PO2 e diminui a PCO2 Mecanorreceptores não são tao influentes na função de controle de frequência da ventilação Quem faz esse controle são os reflexos protetores ⇢ Por exemplo podem causar broncoconstrição Esses reflexos são associados com neurônios parassimpáticos que causam contração de musculo liso bronquial e geralmente são acionados quando partículas são inaladas para causar resposta parassimpática que vai alterar a ventilação – diminuindo o fluxo e chegando menos impurezas Os receptores tem duas respostas de proteção ⇢ Espirro e tosse: na tentativa de expulsar o que irrita e quando essa irritação chega em vias inferiores causa a tosse INSUFLAÇÃO: está associado com a capacidade de estiramento dos pulmões, capacidade de dilatar ⇢ Na teoria o pulmão não é bem preparado para resistir a complacência dele, ele tem mais capacidade de distender do que ele suporta ⇢ Podendo se romper e criar enfisemas ⇢ Então os receptores do pulmão percem quando ele esta sendo distendido ⇢ Quando chega ao máximo esses receptores são acionados ⇢ Levando a informação para o bulbo que vai parar o movimento de respiração ⇢ Para que esse estiramento não comprometa a estrutura física do pulmão Esses processos são alterados a medida que vai ocorrendo processos que comprometem a capacidade de distensão dele, como fibrose – não regulando o ciclo da respiração O hipotálamo consegue suplantar a atividade do bulbo frente a respiração ⇢ Controlando a temperatura do corpo, ventilando o corpo a afim de termoregular ⇢ Se o corpo fica muito quente quem controla a ventilação é o hipotálamo paraperder calor ⇢ Em dias frios influencia frequências mais baixas para perder menos temperatura
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