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Mecânica da respiração Funções: 1. Troca de gases entre a atmosfera e o sangue 2. Regulação homeostática do pH do corpo 3. Proteção contra patógeno e substâncias irritantes inaladas 4. Vocalização 5. Fonte significativa de perda de água e de calor do corpo Princípios: - O fluxo ocorre a partir de regiões de pressão mais alta para regiões de pressão mais baixa - Uma bomba muscular cria gradientes de pressão - A resistência ao fluxo de ar é influenciada principalmente pelo diâmetro dos tubos pelos quais o ar está fluindo - Ventilação ou respiração: inspiração (inalação = movimento do ar para dentro dos pulmões) + expiração (exalação = movimento de ar para fora dos pulmões) Estruturas: - Sistema condutor (vias aéreas): conduz ar do meio externo para a superfície de troca dos pulmões - Alvéolos: sacos interconectados e associados aos seus respectivos capilares pulmonares - Ossos e músculos Trato respiratório superior + trato respiratório inferior Os ossos e os músculos do tórax circundam os pulmões Os sacos pleurais envolvem os pulmões As vias aéreas conectam os pulmões ao meio externo As vias aéreas conectam os pulmões ao meio externo Faringe Laringe Traqueia As vias aéreas aquecem, umedecem e filtram o ar inspirado Os alvéolos são os locais onde ocorrem as trocas gasosas A circulação pulmonar é um sistema de baixa pressão e alta taxa de fluxo Durante a ventilação, o ar flui devido aos gradientes de pressão A inspiração ocorre quando a pressão alveolar diminui - Em repouso: o diafragma está relaxado - Inspiração: o volume torácico aumenta - Expiração: o diafragma relaxa e, o volume torácico diminui A expiração ocorre quando a pressão alveolar aumenta A pressão intrapleural muda durante a ventilação - No pulmão normal em repouso, o líquido pleural mantém o pulmão aderido à parede da caixa torácica O surfactante diminui o trabalho respiratório O diâmetro das vias aéreas determina a sua resistência SNC NERVOS PERIFÉRICOS MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS E CAIXA TORÁCICA VIAS AÉREAS SUPERIORES E INFERIORES PARÊNQUIMA PULMONAR SISTEMA CARDIOVASCULAR E HEMOGLOBINA Trocas e transporte de gases - Hipóxia (estado de muito pouco O2 nos tecidos), geralmente acompanhada da hipercapnia (concentração elevada de CO2). E para evitá-los o corpo utiliza sensores que monitoram a composição do sangue arterial, esses respondem a 3 variáveis: oxigênio; dióxido de carbono; e pH. Troca de gases nos pulmões e nos tecidos - Um vez que o ar atinge os alvéolos, os gases individuais difundem-se do espaço alveolar para a corrente sanguínea A PO2 alveolar baixa diminui o consumo de oxigênio - Os gases difundem-se devido ao gradiente de pressão Problemas de difusão causam hipóxia - As células formam uma barreira de difusão entre o pulmão e o sangue Transporte de gases no sangue - Os gases que entram nos capilares primeiramente se dissolvem no plasma A hemoglobina liga-se ao oxigênio Conteúdo total de O2 no sangue = O2 dissolvido no plasma + O2 ligado à Hb A ligação oxigênio-hemoglobina obedece à lei de ação das massas A hemoglobina transporta a maior parte do oxigênio para os tecidos A PO2 determina a ligação à Hb Fatores que afetam a ligação do O2 à Hb: qualquer fator que mude a conformação da proteína hemoglobina; ex: diminuição do pH, aumento da temperatura e aumento da PCO2. O dióxido de carbono é transportado de 3 maneiras: íons de CO2 e de bicarbonato, hemoglobina e H+, hemoglobina e CO2. Regulação da ventilação: - Contração do músculo esquelético precisa ser iniciada pelos neurônios motores somáticos, os quais são controlados pelo SNC. - A contração do diafragma e de outros músculos é iniciada por uma rede de neurônios no tronco encefálico, que dispara potenciais de ação espontaneamente. - A presença de interações sinápticas entre os neurônios cria os ciclos rítmicos de inspiração e expiração. 1. Os neurônios respiratórios do bulbo controlam músculos inspiratórios e expiratórios 2. Os neurônios da ponte integram informações sensoriais e interagem com neurônios bulbares para influenciar a ventilação 3. O padrão rítmico da respiração surge de uma rede do tronco encefálico com neurônios que despolarizam automaticamente 4. A ventilação está sujeita à modulação contínua por vários reflexos associados a quimiorreceptores, mecanorreceptores e por centros encefálicos superiores Influência do CO2, do oxigênio e do pH sobre a ventilação - O dióxido de carbono é o estímulo primário para as mudanças na ventilação - Se a produção de CO2 pelas células exceder a sus taxa de remoção de CO2 pelos pulmões, a PCO2 arterial aumenta, e a ventilação é intensificada com o objetivo de eliminar o CO2 - Os quimirreceptores periféricos enviam para o SNC informações sensoriais sobre mudanças na PO2, no pH e na PCO2 plasmática. - Os quimiorreceptores centrais monitoram o CO2 no líquido cerebroespinal - Os quimiorreceptores carotídeos e aórticos monitoram o CO, O2 e o H+ Reflexos protetores dos pulmões - O principal é a broncoconstricção, mediada por neurônios parassimpáticos que inervam a musculatura lisa brônquica Os centros superiores do encéfalo afetam os padrões de ventilação - O controle exercido pelos centros superiores não é uma condição para que a ventilação seja mantida - A respiração também pode ser afetada pela estimulação de partes do sistema límbico. Por essa razão, atividades emocionais e autonômicas, como medo e excitação, podem afetar o ritmo e a amplitude da respiração.
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