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Fisiologia Respiratória Respiração É o contato indireto do sangue com o ar fazendo trocas gasosas. Para que haja respiração é necessário mover o ar (ventilação),mover o sangue (perfusão) e de estruturas de controle (SNC).Existem dois tipos de respiração: 1- Celular: Célula respira e produz CO2 a partir de O2, sendo uma reação intracelular. 2- Externa: É a renovação do ar, onde retira CO2 e produz O2, sendo o movimento de gases entre o meio externo e células do corpo. ➔ Respiração Externa É realizada pelo alvéolo. Possui uma enorme superfície de contato para trocas gasosa comprimidas em pequenos espaços. Essa superfície deve ser úmida e deve evitar desidratação mas não pode secar, resultando na internalização do epitélio respiratório. No pulmão,a taxa de renovação de ar no processo de respiração é de 13%,sendo que há 2700ml de ar no pulmão em repouso, sendo renovado 350ml por respiração e há 150 ml na via aérea para preencher espaço. ➔ No tórax No tórax, as vias aéreas que conduzem o ar são menores,renovando o ar com mais frequência. Além disso, essas vias têm que perder o menos possível de umidade pois se haver muita perda a célula desidrata e morre. ➔ Traqueia,brônquios e bronquíolos A traqueia,brônquios e bronquíolos possuem a função de conduzir,aquecer e umidificar o ar,sendo um mecanismo de defesa durante a respiração. Esse espaço da boca aos brônquios é chamado de espaço morto por não realizar trocas gasosas. ➔ Respiração e o pH A respiração realiza um controle agudo do pH, onde ao haver um aumento de CO2 no sangue há a liberação de H+ pela produção de H2CO3, o que gera acidez metabólica e aumento do pH do sangue. Esta condição é controlada pelo aumento do fluxo respiratório. Os cães e gatos também utilizam a respiração para controle de temperatura, usando o arfar. Funções É responsável pelas troca de gases (O2 e CO2),regulação do pH do corpo,proteção contra patógenos e substâncias irritantes inaladas e pela vocalização pelo ar através das pregas vocais. Estruturas Possui um sistema condutor do ar (vias aéreas), chamado de espaço morto anatômico.Como unidade funcional possui os alvéolos além dos ossos e músculos (tórax e abdômen). São subdivididas em: 1- Trato superior: boca,cavidade nasal,faringe e laringe. Possui como mecanismo de defesa o espirro. 2- Trato inferior: traqueia,brônquio, bronquíolos e alvéolos. Possui como mecanismo de defesa a tosse. ➔ Caixa Torácica e músculos É um recipiente fechado, onde as laterais e parte superior são compostas pela coluna vertebral e costelas. Possui os músculos intercostais internos e externos que conectam as costelas. Além deles há os músculos esternocleidomastóideos e escalenos, que conectam cabeça/pescoço à costelas. A parte inferior é composta pelo diafragma. Músculo intercostal: O músculo intercostal interno é responsável pela expiração,diminuindo o volume da caixa torácica e o externo pela inspiração,aumentando o volume da caixa torácica. Músculo esternocleidomastoideo: Levanta as costelas,auxilia na inspiração. Diafragma: Respiração em repouso,contraindo e relaxando. ➔ Alvéolos Unidade que permite as trocas gasosas pois é uma “bolsa” de ar com capilares, foi internalizado com a evolução para reduzir a perda de água, o que levou a internalização do pulmão também. Sua parede aumenta a superfície de contato entre o ar e o tecido (sangue) e seu centro é chamado de espaço morto alveolar.Possui dois tipos de células: 1- Células alveolares tipo I (95%): Célula delgada, uma camada da membrana basal funde o epitélio alveolar ao endotélio do capilar (área de troca), reveste o alvéolo. 2- Células alveolares tipo II: Secreta líquido surfactante que diminui a tensão superficial da água, não permitindo que o alvéolo cole e facilita expansão pulmonar. É uma das últimas células a serem produzidas. O alvéolo não possui músculos e sim colágeno, que confere a ele complacência, e elastina, que confere elastância. Além disso não há neurônios em sua estrutura,não havendo controle neurológico e de musculatura lisa,sendo que ele muda somente com a pressão do tórax. Enfisema: Ocorre quando os alvéolos se juntam formando um grande alvéolo,diminuindo a superfície de contato. Essa junção faz com que os macrófagos fagocitem o tecido,transformando em sistema colágeno e perdendo a elasticidade. É uma condição rara em animais posto que a maior causa é o tabagismo. ➔ Sacos Membranosos 1- Saco pericárdico: Contém coração 2- Sacos pleurais: cada um cercando um pulmão. Esôfago, nervos e vasos passam entre os sacos pleurais ➔ Pleuras As pleuras ajudam no inflamento do pulmão, sendo ligadas por uma fina camada de líquido pleural. Além disso, elas mantém o pulmão aderido e permite o deslizamento de membranas opostas. Retenção de materiais Realizado geralmente pela traqueia e brônquios com auxílio dos pêlos e muco pegajoso. Possui também o epitélio com cílios e a solução salina. Cílios: Realizam um movimento ascendente contínuo para faringe. Na faringe é expectorado ou deglutido sendo que a acidez gástrica neutralizam microrganismos Solução Salina: A solução salina é produzida pelas células epiteliais quando o Cl- é secretado por canais de ânions apicais que atraem Na+ .O movimento de soluto cria um gradiente osmótico assim a água segue os íons em direção à via aérea o que permite o movimento dos cílios. Em caso de não haver a produção de solução salina, não há movimento de cílios, não eliminando o muco, ocasionando infecções constantes. Essa condição é chamada de fibrose cística. Muco Viscoso: Possui imunoglobulina e é secretado pelas células calciformes. Ventilação Pulmonar A circulação pulmonar garante as trocas gasosas pois mantém a taxa de fluxo sanguíneo alta, a pressão, resistência vascular e pressão hidrostática baixa. O aumento do volume ocasiona a diminuição da velocidade, o que também facilita as trocas. ➔ Volumes pulmonares O volume pulmonar é a quantidade de ar no pulmão em determinado momento, sendo que ele possui: 1- Volume corrente: Determinado pelo diafragma. 2- Volume de reserva expiratório: Determinado pelo intercostal interno e abdômen. 3- Volume de reserva inspiratório: Determinado pelo músculo intercostal externo,cleido mastoideo e escaleno. 4- Volume residual: Responsável por manter o alvéolo com o mínimo de ar para facilitar a expansão. Diante disso, temos: Capacidade vital = reserva insp + reserva exp + volume corrente. Capacidade pulmonar = capacidade vital + volume residual. Capacidade inspiratória = volume corrente + reserva insp Capacidade residual funcional = reserva exp + volume residual ➔ Inspiração Como quanto maior o volume menor a pressão, na inspiração há a queda da pressão alveolar. O aumento do volume pulmonar ocorre pois eles estão presos à parede torácica, logo se ela cresce o pulmão cresce junto. Além disso, a pressão sempre negativa na pleura devido ao vácuo também ocasiona o aumento de volume pulmonar. ➔ Expiração Posto que quanto maior a pressão menor o volume, temos dois tipos de expiração: 1- Expiração passiva: Redução do volume do pulmão ocorre devido ao relaxamento dos músculos inspiratórios. 2- Expiração ativa: Músculos intercostais internos e músculos abdominais. ➔ Perfuração do Tórax Caso haja a perfuração do tórax há uma entrada de ar, acabando com a pressão negativa na pleura. Com isso, o alvéolo e pulmões murcham devido ao movimento do ar pelo orifício. Com o passar do tempo, se acabar o volume residual, o pulmão fica colabado. Para solucionar esse problema é necessário fechar o buraco e drenar o ar do local para que volte o vácuo e o pulmão infle. ➔ Complacência e Elastância Pulmonar A complacência é a habilidade do pulmão expandir, ou seja, quanto a diferença de pressão gerou dediferença de volume. Já a elastância é a resistência à deformação mecânica,ou seja, a capacidade de retornar a capacidade normal. Em vista disso, quando a elastância e a complacência estão em desequilíbrio, duas doenças são comuns: 1- Enfisema: O ar não é expulslo devido ao destruimento das fibras elastinas,aumento da complacência e diminuição da elastina. 2- Doença pulmonar restritiva: O ar não consegue entrar devido ao aumento da elastância e diminuição da complacência. Há a ocorrência de fibrose (macrófagos secretam fatores de crescimento fibroblastos). ➔ Líquido Surfactante Diminui a tensão superficial,diminuindo a pressão, o que facilita a expansão e ventilação dos alvéolos menores que possuem menor raio. O líquido surfactante é produzido pelas células alveolares tipo II (pneumócitos tipo II), sendo responsáveis também pelo aumento da complacência. Se caso não haja surfactante, pode causar a Síndrome da angústia respiratória do recém-nascido. ➔ Resistência ao fluxo de ar 90% da resistência ocorre na traqueia e brônquios, sendo constante. Logo, como os bronquíolos são colapsáveis, os medicamentos atuam nele. Broncodilatadores: adrenalina no β2 e aumento CO2, são vasoconstritores. Broncoconstritores: sistema parassimpático (recep M),histamina, substância P e leucotrienos (mastócito, macrófagos e eosinófilos). São propulsores inflamatórios geralmente,agindo de maneira sistêmica. ➔ Diâmetro bronquíolos e arteríolas Os capilares do ápice do coração estão colabados devido a baixa pressão, não recebendo sangue mas ar sim. Quando a pressão aumenta á o recebimento de sangue, sendo que só a parte de baixo do pulmão está constantemente irrigada. As arteríolas pulmonares respondem ao PO2 (menos ventilação = menos O2 = vasoconstrição) O Diâmetro dos bronquíolos depende do CO2 (aumento do CO2 expirado = vasodilatador). ()- menos intenso ➔ Sons pulmonares É emitido pelo ar passando pelo sistema respiratório. O som normal são murmúrios uniformes, no pneumotórax, que está entre as pleuras, sons diminuídos ou ausentes. Se há a presença de líquidos ou secreções produz os sons de sibilos, crepitações, chiados e sons bolhosos. Em caso de doenças como asma, apnéia do sono, enfisema e bronquite há a presença de sibilos (provocado pela diminuição das vias aéreas). Perfusão Movimentação de O2 e CO2 entre o espaço aéreo alveolar e as células do corpo. Os gases passam por difusão pois eles são lipossolúveis e as membranas que separam são finas. Ela evita a hipóxia (pouco O2 nos tecidos) e a hipercapnia (muito CO2). É necessário eliminar o CO2 visto que ele forma H2CO3, se dissocia e libera H+, deixando o pH ácido e desnaturando algumas proteínas.Tampões neutralizam o H+. ➔ Pressão parcial de O2 e CO2 A PO2 arterial depende da PO2 alveolar, da difusão entre alvéolos e capilares e do fluxo de sangue para os pulmões. A PO2 diminui conforme a altitude, se caso houver uma queda sem mudança de altitude há a hiperventilação, ocasionada pela baixa complacência, aumento resistência das vias aéreas ou depressão do SNC A PCO2 alveolar depende da PO2 no ar inspirado e da ventilação alveolar. ➔ Problemas na difusão Ocorre quando o O2 não vai para o sangue,não havendo trocas. Essa taxa é diretamente proporcional ao gradiente de concentração do gás, a superfície de contato,a distância de difusão e a permeabilidade da barreira. ❏ Enfisema: A destruição dos alvéolos reduz a área de superfície para trocas gasosas, tendo alta complacência e baixa elastância, resultando em um “único alvéolo grande”. Irritações crônicas ativam macrófagos alveolares que liberam elastase que destrói as fibras elásticas e aumenta apoptose com degradação da parede alveolar. ❏ Doença Pulmonar Fibrótica: A membrana alveolar fica mais espessa,dificultando trocas gasosas e comprometendo a complacência (entrada de ar) e a ventilação pulmonar. Há uma redução da permeabilidade da membrana, tornando a difusão mais lenta devido ao tecido cicatricial. ❏ Edema Pulmonar: Há presença de líquido no espaço que separa as células alveolares e sanguíneas (espaço intersticial)., promovendo um aumento na distância de difusão e da quantidade de fluído. Com isso, há uma dificuldade na difusão de O2 pela sua baixa solubilidade em água, o CO2 consegue fazer a difusão. As principais causas dessa enfermidade são o ICCE (pressão hidrostática maior que capacidade de drenagem linfática),sendo um problema de perfusão, e a síndrome de angústia respiratória aguda (SARA), que é uma Irritação/inflamação crônica quando a oxigenoterapia não funciona. ❏ Asma: Há um aumento da resistência das vias aéreas,diminuindo a ventilação alveolar. Isto ocorre devido há uma constrição dos bronquíolos e de edema das vias aéreas,sendo muito comum em gatos. É induzida por exercícios, temperatura e umidade. Seu tratamento é feito com agonista beta 2 adrenérgico, anti inflamatórios e antagonistas dos leucotrienos, que se ligam aos receptores adrenérgicos. Solubilidade dos gases É a capacidade do gás em se dissolver no líquido.Como o O2 possui baixa solubilidade surgem células transportadoras de O2 no sangue, as hemácias. O CO2, no entanto, tem alta solubilidade, logo o O2 demora para se dissolver e,no no edema pulmonar a PO2 é baixa e a PCO2 é normal. A cada litro de sangue é necessário haver 200mL de O2. Transporte de O2 O O2 entra, se liga à hemoglobina, forma a oxihemoglobina, o O2 se separa e é absorvido pelo citoplasma da célula. Os eritrócitos são responsáveis por transportar 197mL de oxigênio e no plasma são transportados 3mL totalizando 200mL por litro de sangue, que são o mínimo para o funcionamento adequado. No entanto, como nosso débito cardíaco é de 5L/min, obtemos um total de 1000 mL de O2, sendo utilizados como reserva. ➔ Saturação É a quantidade de O2 que se liga na hemoglobina. Diante disso, 1Hb possui 4 sítios de ligação com o O2, sendo que esta ligação depende da PO2 ao redor do plasma (quanto maior quantidade de O2 mais fácil) e dos números de locais disponíveis para ligação. Além disso, ela também é influenciada pela concentração de hemoglobina celular média,ou seja, quanto uma hemácia tem de hemoglobina e pela sua forma. Sendo assim, se a saturação chega a 100% este número torna-se constante pois: quantidade de O2 ligado/max. que pode se ligar X100 = Saturação. Se há uma baixa de O2 ocorre a hipóxia e, uma baixa de Hb,hemácia ou ferro provoca anemia. ❏ Condições que afetam a saturação: Fatores como,pH e do composto metabólico 2,3 BPG podem alterar significamente a saturação e também a hemoglobina. Temperatura: Com a baixa da temperatura há um aumento da taxa de saturação, gerando uma maior taxa de afinidade. Ex: Ao realizar um exercício físico, há o aumento da temperatura e as células necessitam de mais O2, fazendo com que a taxa de saturação baixe e,por consequência, a taxa de afinidade,liberando o O2 da hemoglobina para ir para as células. Concentração de CO2: O aumento da concentração de CO2 provoca a diminuição da taxa de saturação e da taxa de afinidade. Efeito do pH: O aumento do pH (ficando mais básico) provoca o aumento da taxa de saturação e da taxa de afinidade. Efeito do 2,3-BPG: Como o 2,3-bifosfoglicerato é um composto intermediário da via da glicose, o seu aumento nos eritrócitos gera hipóxia crônica, diminuindo a taxa de saturação e de afinidade. Transporte de CO2 Como o CO2 é mais solúvel que o O2, 93% é transportado pelo eritrócito, sendo que 70% é convertido em HCO3 e 23% ligado a hemoglobina, e 7% fica dissolvido no plasma, o que, juntamente com a respiração celular que produz CO2, permite uma alta taxa deste gás que irá entrar em todas as células. Ao entrar na hemoglobina, haverá a formação da carbaminoemoglobina. Comohá uma produção de HCO3, para deixar o pH do meio estável há um canal que libera bicarbonato,que funciona como um tampão. Quando este pH fica negativo, para a produção de bicarbonato, que vai para o plasma, e entra cloro em seu lugar. Os principais transportadores de CO2 portanto são o eritrócito e o CO2 + H20, reação que é catalizada pela enzima anidrase carbônica. Esta enzima também consegue quebrar o ácido carbônico. Controle da Ventilação O controle da ventilação ocorre automaticamente contudo pode ser controlado voluntariamente quando a concentração de O2,CO2 e pH estão normais, utilizando de neurônios simpáticos para isso. Ela está constantemente sendo alterada por quimiorreceptores e possui diversos grupos respiratórios que realizam o controle além dos mecanorreceptores. O tronco encefálico é gerador de um padrão central desses grupos respiratórios, constituindo uma rede neural do tronco encefálico com atividade rítmica intrínseca (provável/e neurônios marcapasso). Diante disso, temos que: Neurônios resp do bulbo: Estão localizados bilateralmente em duas áreas do bulbo,controlam músculos inspiratórios e expiratórios, influenciando o grupo respiratório dorsal. Neurônios resp da ponte; Integram informações sensoriais com as informações dos neurônios bulbares obtidas do grupo respiratório dorsal, influenciando ventilação e mandando sinais para o grupo respiratório ventral. Neurônios do tronco encefálico: Despolarizam automaticamente. Reflexos dos centros encefálicos superiores: Quimio e mecanorreceptor modulam ventilação. ❏ Grupos respiratórios: Dorsal: É quem dá ordem, saindo o estímulo e controlando a inspiração padrão do dia a dia (diafragmal). Os quimiorreceptores ajudam a decidir o que fazer, recebendo os estímulos. Outros fatores que estimulam a região dorsal é o complexo de Bötzinger (marca passo). Centro superior: Local que manda comandos, a exemplo do bocejo. Ventral: Tudo o que não é respiração comum é controlada por ele, saindo neurônios e indo até os músculos,como por exemplo os intercostais,escalenos,cleido mastoideo, além das vias aéreas superiores. O comando para ele é mandado pela ponte e pelo complexo de Bötzinger. ❏ Interação da respiração Durante a respiração espontânea em repouso o marca-passo inicia cada ciclo e neurônios inspiratórios aumentam a estimulação. A inspiração é controlada por um mecanismo de retroalimentação positiva, onde mecanoreceptores avisam que o pulmão está cheio e há uma queda abrupta. Na expiração passiva ocorre atividade de neurônios motores provável e para contração de vias aéreas superiores. Além disso, muitos neurônios expiratórios permanecem inativos durante a respiração em repouso, sendo utilizados nas respirações forçadas. ❏ Quimiorreceptores É a informação mais importante, que se sobrepõe a todas, sendo sensível majoritariamente ao CO2, devido a sua maior diluição no sangue e capacidade de atravessar a barreira hematoencefálica, seguido pelo O2 e pH. Podem ser divididos em centrais e periféricos, além dos quimiorreceptores arteriais (exceção carótida e aórticos) que são sensíveis ao O2 e CO2. Quimiorreceptores Periféricos: São sensíveis ao O2,CO2 e pH, possuindo células glomais nos corpos carotídeos e na aorta que, com a queda de O2, permitem a entrada de cálcio e liberam vesículas sinápticas. Apesar de não serem tão sensíveis ao O2, a queda dele é insustentável para o corpo, realizando a ventilação estimulada quando há uma queda para menos de 60 mmHg. Quando há uma queda de CO2 o corpo se adapta por meio do aumento do HCO3, no entanto, qualquer alteração nele e no pH interferem na ventilação. Quimiorreceptores Centrais: Estão localizados na superfície ventral do bulbo e são sensíveis somente às concentrações de CO2 no líquido cerebrospinal. Diante da capacidade de atravessar a barreira hematoencefálica, o CO2 proporciona uma acidose no líquido cerebroespinhal que estimula o bulbo. Esta acidose ocorre em função do H+ vindo da dissociação ácido carbônico produzido dentro do cérebro. Quando a acidez provém do plasma não há tanta interferência devido a passagem lenta pela barreira. A alteração de níveis de CO2 e de O2 por obstrução da respiração pode ocasionar a chamada DPOC. Em um estado de hipercapnia,ou seja, alta de CO2, ocorre uma adaptação pois a mensagem atravessa a membrana, mantendo a respiração eupneica. No caso da hipóxia, ou seja, baixa de O2, há uma respiração forçada, gerando o aumento da ventilação. ❏ Mecanorreceptores São utilizados quando é necessário uma resposta em função de um agente agressivo. Se subdivide em adaptação rápida e lenta. Adaptação Rápida: Sensível a gases nocivos e corpos estranhos, sendo utilizado como resposta a tosse, quando a agressão é das vias aéreas inferiores, o espirro, quando a agressão é das vias aéreas superiores, e a broncoconstrição. Adaptação Lenta: Mantém o GRD informado constantemente, inteirando ele sobre a tensão na parede do pulmão, não permitindo a hiperinsuflação dele. Um exemplo de uso de tal mecanismo é quando levamos uma bolada no peito (comprimi tórax e pulmão, os tencionando), o mecanorreceptor entende que ele está cheio e que não pode inspirar mais, não conseguindo respirar. ❏ Outros controles Em situações como o medo psicológico em que há o aumento da temperatura e do cortisol o cérebro muda sua respiração. Além disso, o controle pode ser feito pelo hipotálamo e pelo sistema límbico. Hipotálamo: Atua em condições de hipotensão,desidratação,hipertensão e luta e fuga. Sistema Límbico: Atividades emocionais que afetam diretamente a respiração por intermédio de neurotransmissores ligados à emoção, como a ocitocina,serotonina,endorfina e dopamina.
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