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ANATOMIA E FISIOLOGIA RESPIRATÓRIA Placóides olfativos invaginam-se em covas olfativas na 4ª semana Botões laringotraqueais estão presentes na 5ª semana Mucosa dos brônquios e alvéolos estão presentes na 8ª semana Até a semana 28, um bebê nascido prematuramente pode respirar por conta própria Durante a vida fetal, os pulmões são preenchidos com líquido e há desvio de sangue dos pulmões A troca de gases se dá pela placenta Aspectos do desenvolvimento Desenvolvimento do sistema respiratório Tensão superficial alveolar Tensão superficial– atração de moléculas de líquido umas às outras numa interface liquido-gás A cobertura líquida da superficie alveolar age sempre reduzindo o alvéolo ao seu menor tamanho possível O surfactante, complexo detergente reduz a tensão superficial e auxilia a evitar o colapso alveolar Ao nascer, centros respiratórios são ativados, alvéolos inflam e pulmões começam a funcionar Taxa respiratória é maior em recém-nascidos e diminui até a idade adulta Pulmões continuam a amadurecer e mais alvéolos formam-se até a idade adulta jovem Eficiência respiratória diminui na velhice Aspectos do desenvolvimento Sistema Respiratório Consiste em zonas de condução e respiratórias Zona Respiratória Local de troca gasosa Bronquíolos, ductos alveolares e alvéolos Sistema Respiratório Zona de Condução Fornece condutos rígidos para que o ar alcance os sítios de troca gasosa Todas as outras estruturas respiratórias (nariz, cavidade nasal, faringe, laringe, traquéia) Musculos respiratórios– diafragma e outros músculos que promovem a ventilação Sistema Respiratório (SR) Funções Primárias do SR Fornecer oxigênio ao corpo e retirar dele o dióxido de carbono Respiração – 4 processos distintos Ventilação Pulmonar– Movimento cíclico do ar para dentro e para fora dos pulmões Respiração Externa– troca gasosa entre os pulmões e o sangue Funções Primárias do SR Transporte – transporte oxigênio e dióxido de carbono entre os pulmões e os tecidos Respiração Interna– troca e metabolismo de gases entre os vasos e os tecidos Função do Nariz Única porção externa e visível do SR. Tem como funções: Fornecer uma VIA para a respiração Umidificar o ar inspirado Filtrar o ar inspirado e limpá-lo de partículas estranhas Câmara de ressonância para a fala Alojamento dos receptores olfativos Estrutura do Nariz Dividido em duas regiões Nariz externo, incluindo a raiz, o dorso do nariz, o ápice e a base A cavidade nasal interna Estrutura do Nariz Cavidade Nasal Situada posteriormente no interior do nariz externo Dividida por um septo nasal Comunica-se posteriormente com a naso-faringe por meio das coanas O teto é formado pelos ossos etmóide e esfenóide O soalho é formado pelos palatos duro e mole Cavidade Nasal Vestíbulo – cavidade nasal superior às narinas Vibrissas – pêlos que filtram partículas estranhas presentes no ar inspirado Mucosa olfatória Delineia a cavidade nasal superior Contém receptores olfativos Cavidade Nasal Mucosa respiratória Equilibra a cavidade nasal Glândulas secretam muco rico em lisozima e defensinas que ajudam a destruir bactérias Cavidade Nasal Cavidade Nasal O ar inspirado: É umidificado pela alta quantidade de água na cavidade nasal Aquecido pelos ricos plexos capilares Células ciliadas da mucosa removem o muco contaminado Cavidade Nasal Conchas nasais superior, medial e inferior: Surgem medialmente das paredes laterais da cavidade nasal Aumentam a área mucosa Incrementam a turbulência do ar e auxiliam em sua filtragem A mucosa sensitiva dispara o espirro quando estimulada por partículas irritantes Funções da musoca nasal e conchas Durante a inspiração: Filtra, aquece e umidifica o ar Durante a expiração: Recuperam o calor e umidificação Minimizam suas perdas Seios Paranasais São ossos que rodeiam a cavidade nasal Dão leveza ao crânio e auxiliam a aquecer e umidificar o ar Faringe Tubo muscular esquelético em formato de funil. Conecta-se: à cavidade nasal e boca superiormente à laringe e esôfago inferiormente Extende-se da base do cranio ao nível da sexta vértebra cervical. Faringe Dividida em três regiões Nasofaringe Orofaringe Laringofaringe Nasofaringe Situa-se posterior à cavidade nasal, inferior ao esfenóide, e superior ao nível do palato mole Corredor de passagem de ar Coberta com epitélio pseudoestratificado colunar Fecha durante a deglutição evitando a entrada de comida na cavidade nasal Orofaringe Extende-se inferiormente do nível do palato mole até a epiglote Abre-se na cavidade oral por meio das fauces Serve como corredor de passagem de ar e comida Epitélio protetor estratificado escamoso Laringofaringe Corredor de passagem de ar e comida Posteriormente à epiglote Extende-se até a laringe, onde as rotas digestiva e respiratória divergem Laringe Prende-se ao osso hyoide e se abre dentro da laringofaringe superiormente Contínua com a traqueia posteriormente Três Funções: Manter via aérea patente Mecanismo seletor comida/ar Vocalização Esqueleto da Laringe Cartilagens hialinas da laringe Cartilagem tireóide – forma de escudo, proeminência laríngea medial (pomo de adão) Cartilagem cricóide – forma de anel de sinete Três pares de cartilagens aritenóides, cuineiformes e corniculadas Epiglote – cartilagem elástica que cobre a entrada da laringe durante a deglutição Esqueleto da Laringe Ligamentos vocais Prendem as aritenóides à cartilagem tireóide Fibras elásticas que formam dobras mucosas chamadas pregas vocais verdadeiras Abertura medial entre elas é a glote Vibração – som da saída de ar dos pulmões Ligamentos vocais Pregas vocais falsas Dobras mucosas superiores às verdadeiras Não participam da produção de som Produção vocal Fala – liberação intermitente de ar expirado ao abrir e fechar a glote Tom – determinado pelo comprimento e tensão das pregas vocais Altura – depende da força com a qual o ar passa pelas pregas Faringe: ressona, amplifica e aumenta a qualidade do som O Som é formatado em lingua pela ação da faringe, lingua, palato mole e lábios Movimentos das cordas vocais Funções da Laringe - esfíncter Fechada durante a tosse, espirro e manobra de vassalva Manobra de Vassalva O ar é temporareamente mantido no trato respiratório inferior pelo fechamento da glote Aumenta a pressão abdominal – contração da mm. abdominal Auxilia no esvaziamento do reto Auxilia na estabilização do tronco ao levantar grandes pesos Traquéia Tubo móvel e flexível que se estende da laringe até o mediastino Três camadas Mucosa – células caliciformes e epitélio ciliado Submucosa – tecido conectivo profundo Adventícia – camada mais externa. Anéis de hialina em formato de C Traquéia Zona de Condução: Brônquios Carina: final da traquéia e início dos brônquios fontes direito e esquerdo O ar que chega aos brônquios: Aquecido e limpo de impurezas Saturado com vapor de água Subdividem-se em secundários, que entram em cada lobo do pulmão Existem 23 ordens de ramificação nos pulmões Zona de Condução: a árvore brônquica Paredes simulam as da traquéia Mudanças estruturais à medida que os condutos se tornam menores A cartilagem auxilia nas mudanças estruturais O tipo de epitélio muda A quantidade de músculo liso aumenta Zona de Condução: a árvore brônquica Bronquíolos Epitélio cúbico Camada completa de musculatura lisa circular Ausência de suporte cartilaginoso e células produtoras de muco Zona Respiratória Presença de alvéolos; início nos bronquíolos terminais e continua nos bronquíolos respiratórios Bronquíolos respiratórios levam aos ductos alveolares e então aossacos alveolares Aproximadamente 300 milhões de alvéolos: Responsável pela maioria do volume pulmonar Fornece uma imensa área de superfície para a troca gasosa Zona Respiratória Zona Respiratória Membrana Respiratória Barreira ar-sangue: Parede do alvéolo e dos capilares Lâminas basais fundidas Paredes alveolares: Camada única de células epiteliais tipo 1 Permite troca gasosa por difusão simples Secreta enzima conversora da angiotensina (ECA) Células do tipo II secretam surfactante Alvéolos Rodeados por fibras elásticas finas Poros de Kohn: Conexão de alvéolos adjacentes Equalizam a pressão de ar em todo o pulmão Hospedam macrófagos que mantem as superficies alveolares estéreis Alvéolos Membrana Respiratória Anatomia dos Pulmões Ocupam toda a cavidade torácica exceto a mediastinal Raiz – inserção dos vasos e brônquios Superfícies costais – anterior, lateral e posterior em contato com as costelas Apice – Ponta superior Base – superfície inferior que repousa no diafragma Hilo – entalhe que contém os vasos pulmonares e sistêmicos Pulmões Impressão cardíaca – cavidade que acomoda o coração Pulmão esquerdo – dividido em lobos superior e inferior pela fissura oblíqua Pulmão direito– dividido em três lobos pelas fissuras oblíqua e horizontal Existem 10 segmentos broncopulmonares em cada pulmão Face costal Face mediastinal Suprimento de sangue aos pulmões Perfundidos por duas circulações: pulmonar e brônquica Artérias pulmonares – fornecem sangue venoso sistêmico para ser oxigenado Ramificam-se profusamente juntamente com os brônquios Terminam em uma rede de capilares que circula os alvéolos Veias pulmonares– carreiam sangue oxigenado da zonas respiratórias para o coração Suprimento de sangue aos pulmões Artérias brônquicas– fornecem sangue sistêmico aos tecidos pulmonares Surgem da aorta e entram nos pulmões pelo hilo Suprem todo o tecido pulmonar, exceto os alvéolos Veias brônquicas se anastomosam com as veias pulmonares Carregam principalmente sangue venoso de volta para o coração Pleura Membrana serosa fina de dupla face (dobrada) Pleura parietal Recobre a parede torácica e a face superior do diafragma Continua ao redor do coração e entre os pulmões Pleura Pleura visceral ou pulmonar Cobre a superfície externa dos pulmões Divide a cavidade torácica em três câmaras Mediastino - Central Dois compartimentos laterais, cada um contendo um pulmão Respiração Ou ventilação pulmonar – duas fases: Inspiração – ar flui para dentro dos pulmões Expiração – os gases saem dos pulmões Relações de pressão na cavidade torácica É sempre descrita em relação à pressão atmosférica Pressão Atmósferica (Patm) Exercida pelo ar que cerca o corpo Pressão respiratória negativa é menor que a Patm Pressão respiratória positiva é maior que Patm Relações de pressão na cavidade torácica Pressão intrapulmonar (Palv) – dentro dos alvéolos Pressão pleural(Ppl) – dentro da cavidade pleural Relações de pressão A Ppl e a Palv flutuam de acordo com as fases da respiração A pressão alveolar sempre se iguala com a pressão atmosférica A pressão pleural sempre é menor que a alveolar, logo é também menor que a atmosférica. Relações de pressão Duas forças agem separando os pulmões da parede torácica, tendendo ao colapso pulmonar: A elasticidade dos pulmões faz com que eles assumam sempre o menor tamanho possível Tensão superficial do fluido alveolar puxa o alvéolo ao colapso Força oposta– a elasticidade da parede torácica puxa o tórax para fora e enlarguece os pulmões Relações de pressão Colapso pulmonar – Pip (ponto de = pressão) Causado pela equalização da pressão intrapleural com a pressão na via aérea A pressão transpulmonar mantém as vias aéreas abertas Pressão transpulmonar– diferença entre a pressão alveolar e a pressão pleural (Palv – Ppl) Ventilação pulmonar Processo mecânico que depende das mudanças de volume na cavidade torácica Mudanças de volume levam a mudanças de pressão, que por sua vez levam ao fluxo de gases para equalizar a pressão Inspiração Contração do diafragma e dos intercostais externos (músculos inspiratórios): o gradil costal se eleva Os pulmões são alongados e o volume intrapulmonar aumenta A pressão alveolar cai abaixo da Patm(1 mm Hg) O ar flui para os pulmões pelo gradiente de pressão até que a pressão pleural se iguale à pressão atmosférica Inspiração Expiração Os músculos inspiratórios relaxam e o gradil costal desce por conta da gravidade O volume na cavidade torácica diminui Os pulmões, elásticos, recolhem-se passivamente e o volume intrapulmonar diminui A pressão alveolar aumenta acima da pressão atmosférica (+1 mm Hg) Os gases fluem para fora dos pulmões seguindo gradiente de pressão até que a pressão alveolar = 0 Expiração A fricção é a principal fonte não elástica de resistência ao fluxo de ar A relação entre fluxo (F), pressão (P), e resistência (R) é: Fatores físicos que influenciam a ventilação: resistência da via aérea (Raw) P R F = A quantidade de gás que flui para dentro e para for a dos alvéolos é diretamente proporcional à P, o gradiente de pressão entre a atmosfera e os alvéolos O fluxo do gás é inversamente proporcinal à resistencia, com a maior resistência sendo encontrada nos brônquios de médio calibre Fatores físicos que influenciam a ventilação: resistência da via aérea Resistência da via aérea Quando ela aumenta, os movimentos respiratórios se tornam mais intensos, puxados Bronquíolos seriamente constritos ou obstruídos: Podem afetar a ventilação de sobrevida Podem acontecer durante uma crise aguda de asma a qual pode parar a respiração. A liberação de epinefrina pelo sistema nervoso simpático dialta os bronquíolos e reduz a resistência da via aérea Complacência Pulmonar Facilidade com a qual os pulmoes podem ser expandidos Especificamente é a medida da mudança no volume do pulmão que ocorre com uma dada mudança na pressão transpulmonar Determinada por dois fatores principais Distensibilidade do tecido pulmonar e da caixa torácica ao redor Tensão superficial dos alvéolos Fatores que diminuem a complacência pulmonar Tecido cicatricial ou fibrose que reduza a resiliencia natural dos pulmões Bloqueio das passagens repiratórias inferiores por muco ou líquido Produção reduzida de surfactante Redução da flexibilidade da caixa torácica ou de sua expansibilidade Fatores que diminuem a complacência pulmonar Deformidades do tórax Ossificação das cartilagens costais Paralisia dos músculos intercostais Volumes respiratórios Volume corrente (VC) – ar que move-se para dentro e para for a dos pulmões em cada respiração de repouso (aproximadamente 500 ml) Volume de reserva inspiratório (VRI) – quantidade que pode ser inspirada a mais, além do volume corrente (2100–3200 ml) Volume de reserva expiratório (VRE) – ar que pode ser expulsado dos pulmões após uma expiração corrente (1000–1200 ml) Volume residual (VR) – ar que não sai dos pulmões após ume expiração forçada (1200 ml) Capacidades respiratórias Capacidade inspiratória (CI) – quantidade total de ar que pode ser inspirado após uma expiração corrente (VC + VRI) Cpacidade residual funcional (CRF) – quantidade de ar que permanece nos pulmões após uma expiração corrente (VR + VRE) Capacidade Vital (VC) – quantidade total de ar que pode ser trocado (VC + VRI + VRE) Capacidade Pulmonar Total (CPT) – soma de todos os volumes pulmonares (aproximadamente 6000 ml no homem) Espaço Morto Espaço morto anatômico– volume de ar das vias condutoras (150 ml) Espaço morto fisiológico ou alveolar– alvéolos que deixam de agir na troca gasosa devido a colapso ou obrstrução Espaço morto total– soma dos espaços mortos anatômico e alveolar Ventilação alveolar Taxa de ventilação alveolar (VA) – mede o fluxo de gas fresco para dentro ou para fora dos alvéolos durante um intervalo de tempo Respirações lentas, profundas aumentam a VA e respirações rápidas e superficiais a diminuem TVA = Frequência Respiratória X (VC – espaço morto) (ml/min) (resp/min) (ml/breath) Composição do ar Ar = 21% O2, 78% N2 e 04% CO2 Ar alveolar = 14% O2, 78% N2 e 5.2% CO2 Ar expirado= 16% O2, 78% N2 e 4.5% CO2 Quando uma mistura de gás está em contato com um líquido, cada gás irá dissolver no líquido de acordo com sua pressão parcial A quantidade de gás que ira dissolver-se no líquido também depende da sua solubilidade Vários gases no ar tem diferentes solubilidades: Dióxido de carbono é o mais solúvel Oxigênio é 1/20 tão solúvel quanto o CO2 O nitrogênio é praticamente insolúvel no plasma Propriedades dos gases – Lei de Henry Fatores influenciam o movimento de oxigênio e dióxido de carbono ao longo da membrana respiratória Gradiente de pressão parcial e solubilidade do gás Equilibrio da ventilação alveolar e da perfusão do sangue Caracteristicas estruturais da membrana respiratória Respiração Externa: troca gasosa Gradientes de pressão parcial Ventilação – quantidade de gás que alcança os alvéolos Perfusão – fluxo de sangue que alcança os alvéolos A ventilação e a perfusão devem ser reguladas pela troca gasosa eficiente. Mudanças na PCO2 nos alvéolos causam mudanças nos diâmetros dos bronquíolos As vias que servem a áreas onde o CO2 é alto constrigem As que servem áreas onde o CO2 é baixo dilatam Acoplamento ventilação-perfusão Relação ventilação-perfusão Os fatores que promovem o intercambio de gases entre os capilares sistêmicos e celulas teciduais são os mesmos que acontecem nos pulmões As pressões parciais e gradientes de difusão são invertidos A PO2 tecidual é sempre inferior do que no sangue arterial sistêmico A PO2 do sangue venoso dos tecidos é de 40 mm Hg e a PCO2 é 45 mm Hg Respiração interna O oxigênio molecular é carreado no sangue: Pela hemoglobina (Hb) dentro das hemácias Dissolvido no plasma Transporte de Oxigênio Cada molécula de Hb se liga a quatro átomos de oxigênio em um processo rápido e reversível A combinação hemoglobina-oxigênio é chamada oxihemoglobina (HbO2) A hemoglobina que liberou oxigênio é conhecida como hemoglobina reduzida (HHb) Transporte de O2 – papel da hemoglobina HHb + O2 Pulmões Tecidos HbO2 + H + Hemoglobina saturada – todos os 4 hemes da molécula estão ligados ao oxigênio Hb parcialmente saturada – de um a três hemes estão ligados ao oxigênio A frequencia com que a Hb se liga e libera oxigênio é regulada: Pela PO2, temperatura, pH do sangue, PCO2, e concentração de biofosfoglicerato (BPG) Asseguram a entrega adequada de oxigênio às células teciduais Hemoglobina (Hb) Apenas 20–25% do oxigênio ligado não é carreado durante uma circulação sistêmica Se o nivel de O2 tecidual cair: Mais oxigênio se dissocia da hemoglobina e é usado então pelas células A frequência respiratória ou o débito cardíaco não precisam aumentar Curva de saturação da Hb Temperatura, H+, PCO2, e BPG Modificam a estrutura da hemoglobina e alteram sua afinidade pelo oxigênio Aumento desses fatores: Diminuição da afinidade da Hb pelo O2 Aumento da descarga de O2 do sangue Esses parâmetros estão todos altos nos capilares sistêmicos onde a descarga de O2 é o objetivo Outros fatores que influenciam a sat. da Hb No metabolismo celular de glicose, o CO2 é liberado no sangue causando: Aumento na PCO2 e na concentração de H + no sangue capilar Diminuição do pH (acidose), o que enfraquece a ligação oxigênio-Hb (Efeito Bohr) Celulas metabolizadoras tem como subproduto o calor e o aumento na temperatura aumenta a sintese de BPG Todos esses fatores asseguram a descarga de oxigênio nas imediações dos tecidos Fatores que aumentam a liberação de oxigênio pela Hb O sangue é quase totalmente saturado numa pO2 de 60mmHg Entre 40 e 20 mmHg, grandes quantidades de O2 são liberadas como em áreas de grande necessidade – músculo em trabalho contrátil Hemoglobina e Pressão parcial de O2 pulmõesmúsculo tecidos PCO2 e liberação de O2 Quando a pCO2 aumenta com o exercício, o O2 é liberado mais facilmente O CO2 converte-se em ácido carbónico e torna- se íons H + e bicarbonato e abaixa o pH. Acidez e afinidade de oxigênio pela Hb Como H + aumenta (diminuição do pH), diminui a afinidade do O2 pela Hb O Efeito Bohr permite ao sangue descarregar o oxigênio H + se liga à hemoglobina e altera-o O2 liberados em tecidos carentes Temperatura e liberação de O2 À medida que aumenta a temperatura, mais O2 é liberado A atividade metabólica e o calor aumentam O dióxido de carbono é transportado no sangue de três formas Dissolvido no plasma – 7 a 10% Quimicamente ligado a hemoglobina-20% é carregado em hemácias como carbaminohemoglobina Íons bicarbonato no plasma – 70% é transportado como bicarbonato (HCO3–) Transporte de dióxido de carbono O CO2 difunde-se nas hemácias e combina-se com água para formar ácido carbônico (H2CO3), que rapidamente se dissocia em íons hidrogênio e íons bicarbonato Em hemácias, anidrase carbônica catalisa reversivelmente a conversão de dióxido de carbono e água em ácido carbônico Transporte e troca de dióxido de carbono CO2 + H2O H2CO3 H + + HCO3 – Dióxido de carbono Água Ácido Carbônico Hidrogênio Bicarbonato Transporte e troca de CO2 Nos tecidos: O bicarbonato difunde rapidamente das hemácias para o plasma A mudança do cloreto – para contrabalançar a saída de íons bicarbonato negativo das hemácias, os íons cloreto (Cl–) movem-se do plasma para as hemácias Transporte e troca de CO2 Nos pulmões, estes processos são invertidos Íons bicarbonato movem-se para as hemácias e ligam-se com íons de hidrogênio para forma o ácido carbônico O ácido carbônico é então dividido pela anidrase carbônica para liberar o CO2 e água Dióxido de carbono, em seguida, se difunde do sangue para os alvéolos Transporte e troca de CO2 Transporte e troca de CO2 O sistema de reserva de acido carbônico – bicarbonato resiste a mudanças do pH do sangue Se as concentrações de íons hidrogênio no sangue começam a subir, o excesso de H + é removido pela combinação com HCO3– Se as concentrações de íons de hidrogênio começam a cair, o ácido carbônico se dissocia, liberando H + Influência do CO2 no pH do sangue Alterações na freqüência respiratória também podem: Alterar o pH do sangue Fornecer um sistema de ação rápida para ajustar o pH quando é perturbado por fatores metabólicos Influência do CO2 no pH do sangue
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