Ventilação Pulmonar - FISIOLOGIA

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FISIOLOGIA: RESPIRAÇÃO 
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Ventilação Pulmonar 
 A respiração pode ser dividida em 4 componentes 
principais: 
• Ventilação pulmonar: inspiração e expiração 
• Difusão de O2 e CO2 entre os alvéolos e o sangue 
• Transporte desses gases pelo sangue e líquidos 
corporais e suas trocas com os tecidos 
• Regulação da ventilação 
 
Determinantes do volume pulmonar 
 Os pulmões contêm fibras elásticas que se estiram 
quando alguma pressão é exercida sobre eles, aumentando 
o volume dos pulmões; quando essa pressão é removida, 
esse órgãos se retraem passivamente, diminuindo o seu 
volume (e expulsando o seu conteúdo). 
 Os pulmões e a caixa torácica se movem em conjunto; 
assim, a expansão dessa cx. causará uma pressão nos 
pulmões para que ocorra a sua expansão também. 
 
Expansão e contração dos pulmões 
 Os pulmões podem fazer tais ações de 2 maneiras: 
• Movimentos de subida e descida do diafragma → 
aumenta (↑) ou diminui (↓) a cavidade torácica 
(respiração tranquila) 
❖ Inspiração: diafragma contrai e puxa as superfícies 
inferiores dos pulmões para baixo 
❖ Expiração: diafragma relaxa e a retração elástica dos 
pulmões, da parede torácica e das estruturas 
abdominais comprime os pulmões e expele o ar. Na 
respiração vigorosa, a musculatura abdominal 
empurra o conteúdo abdominal contra a parte 
inferior do diafragma, comprimindo ainda mais os 
pulmões, potencializando a expiração. 
• Elevação e depressão das costelas por outros músculos 
→ ↑ ou ↓ o diâmetro anteroposterior da cavidade 
torácica. Isso se deve, pois as costelas de inclinam para 
baixo, logo, a elevação essa estruturas faz com que o 
esterno e se projete para a frente (mais longe da 
coluna), aumentando o diâmetro anteroposterior do 
tórax e potencializando a inspiração. 
❖ Músculos elevadores da caixa torácica (inspiração): 
intercostais externos, ECMs (elevam o esterno), 
serráteis anteriores (elevam as costelas) e escalenos 
(elevam a 1º e 2º costelas) 
❖ Músculos que deprimem a caixa torácica (expiração): 
reto abdominal (puxa as costelas para baixo e 
comprime o conteúdo abdominal contra o 
diafragma) e intercostais internos 
 
 
 
 
PRESSÕES PULMONARES 
 Como dito, os pulmões são estruturas elásticas, como 
balões, que colapsam e expelem todo o ar quando não 
existe mais forças para mantê-los inflados. 
 Os pulmões flutuam na cavidade torácica cercado pelo 
líquido pleural (presente na cavidade pleural), que lubrifica 
os movimentos dos pulmões dentro da cavidade. Além 
disso, a sucção contínua do excesso de líquido da cavidade 
pleural para os canais linfáticos mantém leve tração entre 
a superfície visceral da pleura pulmonar e a superfície 
parietal da pleura da cavidade torácica. Portanto, os 
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pulmões são presos à parede torácica, como se estivessem 
colados; no entanto, eles estão bem lubrificados e podem 
deslizar livremente quando o tórax se expande e contrai. 
 
 Pressão pleural 
 É a pressão do líquido pleural. Ela é uma espécie de 
sucção ligeira causada pela absorção do líquido em excesso 
pelos vasos linfáticos, que tem pressão no sentido da 
inspiração (pleura visceral → pleura parietal), ou seja, no 
sentido para a expansão dos pulmões. Pode ser tida 
também como a pressão que o líquido pleural exerce sobre 
o pulmão. 
 
OBS! Todas as pressões pulmonares são convencionadas 
de acordo com a pressão atmosférica; logo, pressões 
menores que a atmosférica são negativas. As pressões 
negativas permitem a expansão pulmonar, pois o ar sairá 
da pressão de 0 cmH2O da atmosfera para a região de 
menor pressão, que será os pulmões, causando sua 
expansão. 
 
 A pressão pleural no início da inspiração é cerca de -5 
cmH2O que é a quantidade de sucção necessária para 
manter os pulmões abertos no seu nível de repouso (evita 
o colabamento do pulmão com a sua retração elástica). 
Quando ocorre a expansão dos pulmões, essa pressão 
aumenta para -7,5 cmH2O, pois ocorre a expansão da caixa 
torácica, que leva a um “vácuo” criado entre a pleura 
parietal (conectada à caixa torácica) e a pleura visceral 
(conectada aos pulmões), diminuindo, portanto, a pressão 
pleural; dessa forma, a pressão atmosférica promove a 
expansão dos pulmões, devido à diminuição da pressão 
pleural. 
 A medida que os gases fluem pelas vias aéreas, a 
pressão pleural vai aumentando e dificultando a entrada de 
mais ar. Na expiração, o relaxamento do diafragma causa a 
compressão do espaço pleural, que torna a pressão pleural 
menos negativa. 
 
 Pressão alveolar 
 A pressão alveolar é determinada pela pressão que o 
ar dentro dos pulmões exerce sobre os alvéolos. Quando a 
glote está aberta e não existe fluxo de ar nos pulmões, as 
pressões em todas as partes da árvore respiratória são 
iguais à pressão atmosférica (0 cmH2O). 
 No início da inspiração, a pressão pleural mais 
negativa é transmitida para o tecido pulmonar e resulta na 
redução da pressão alveolar. Quando a pressão alveolar cai 
abaixo de 0 (diminuindo até -1 cmH2O), ocorre a entrada de 
cerca de 0,5 L de ar para os pulmões, pois a pressão atm. > 
pressão alveolar, criando um gradiente de pressão que 
causa a entrada de ar nos pulmões. Na expiração, a pressão 
alveolar sobre para +1 cmH2O, devido ao aumento da 
pressão pleural e das forças de retração elástica dos 
pulmões, forçando a saída do ar inspirado. 
 
OBS! Pressão Transpulmonar: é a diferença de pressão 
entre os alvéolos e as superfícies externas dos pulmões 
(pressão pleural), sendo medida das forças elásticas nos 
pulmões que tendem a colapsá-los a cada instante da 
respiração, a chamada pressão de retração. 
 A pressão transpulmonar máxima determina a 
expansão dos pulmões, pois há uma pequena pressão 
pleural e a pressão alveolar é menor que a pressão 
atmosférica. Durante a inspiração, a pressão alveolar vai 
aumentando pelo fluxo de ar atmosférico que vai igualando 
as pressões atmosférica e alveolar; a p. pleural continua a 
diminuir pela expansão torácica. Na expiração, com o 
aumento da pressão pleural, a retração elástica pulmonar 
e a atividade dos músculos expiratórios, há o aumento da 
pressão do ar que está nos alvéolos, ou seja, a p. alveolar; 
sendo assim, o ar flui do lugar de maior pressão (pressão 
alveolar) para o de menor pressão (p. atmosférica), 
causando a saída do ar dos pulmões. 
 
 Gráfico que demonstra como ocorre a respiração. Na inspiração, 
há o aumento da caixa torácica 
 
Complacência pulmonar 
 É a medida do quão facilmente o pulmão se distende 
de acordo com as suas propriedades elásticas. A 
complacência pulmonar (Cp) é definida como a mudança do 
volume pulmonar que resulta de mudança de 1 cmH2O na 
pressão de distensão do pulmão. A complacência dos 
pulmões em um adulto é de 200 mL de ar por cmH2O, mas 
esse valor varia com o volume pulmonar. Uma CP ↑ 
(elevada) significa um pulmão distensível; já uma CP ↓ 
significa um pulmão rígido. 
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 Assim, a CP pode ser tida por CP = ΔVolume/ ΔPressão, 
sendo que a variação de pressão pode ser total ou apenas 
da pressão pleural, no qual, esta última, forma o diagrama 
de complacência dos pulmões, apresentando duas curvas: 
curva de complacência inspiratória e curva de 
complacência expiratória. 
 
 As características do diagrama de complacência são 
determinadas pelas forças elásticas dos pulmões, que 
podem ser divididas em duas partes: 
• Força elástica do tecido pulmonar propriamente dito → 
fibras de elastina e de colágeno entrelaçadas no 
parênquima pulmonar. Forma 1/3 da elasticidade 
pulmonar total 
• Forças elásticas de tensão superficial → força elástica 
causada pela tensão superficial que se forma dentro dos 
alvéolos, no contato entre água-ar, que cria uma 
membrana contrátil de tensão superficial que faz força 
para o alvéolo colabar, expulsando o ar que está dentro. 
Forma 2/3 da elasticidade pulmonar total 
 
 Surfactante 
 O surfactante é um agente ativo da superfície da água 
que ↓ a tensão superficial (e, portanto, a força elástica queela cria nos alvéolos); ele é liberado por células epiteliais 
especiais dos alvéolos, chamadas de células especiais 
alveolares tipo II (ou pneumócitos tipo II), que são células 
granulares, com inclusões lipídicas. 
 O surfactante é formado por uma mistura complexa 
de vários fosfolipídeos, proteínas e íons. Os componentes 
mais importantes são o fosfolipídeo 
dipalmitoilfosfatidilcolina, as apoproteínas surfactantes e 
os íons cálcio 
 
EFEITO DA CAIXA TORÁCICA 
 A complacência de todo o sistema pulmonar (dos 
pulmões e da caixa torácica juntos) é quase o dobro da do 
pulmão isolado. 
 
 
VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES 
 A ventilação pulmonar pode ser estudada por meio da 
espirometria, o qual utiliza a ferramenta do espirômetro. 
 
 Os pulmões apresentam diferentes volumes que 
podem ser classificados: 
• Capacidade Pulmonar Total (CPT): é o volume o total de 
ar que pode ser contido nos pulmões. CPT = CV + VR 
• Capacidade Vital (CV): volume total de ar exalado desde 
a máxima inspiração até a máxima expiração → volume 
total que pode ser movido. 
• Volume Residual (VR): ar remanescente no pulmão após 
a expiração completa → volume que sempre está retido 
nos pulmões 
• Capacidade Residual Funcional (CRF): também chamada 
de volume de repouso, é o vol. de ar no pulmão, ao fim 
de uma expiração, na respiração calma. CRF = VR + VRE 
• Volume de Reserva Expiratório (VRE): volume de pode 
ser expirado da CRF até sobrar só o VR 
• Volume Corrente (VC): volume de ar inspirado ou 
expirado, em cada respiração normal 
• Volume de Reserva Inspiratório (VRI): volume extra de 
ar que pode ser inspirado, além do volume corrente 
normal, quando a pessoa inspira com força total 
• Capacidade Inspiratória (CI): é a capacidade 
inspiratória, começando a partir do nível expiratório 
normal até o final. CI = VC + VRI 
 
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OBS! A proporção VR/CPT é utilizada para verificar 
doenças; geralmente, em uma pessoa normal a proporção 
é de 0,25 
 
 De acordo com os volumes e capacidades, diversas 
funções podem ser feitas, como: 
 A CPT é determinada quando os músculos da cx. 
torácica ficam incapazes de gerar força para distender 
ainda mais essa estrutura; já o VR é tido quando os 
músculos expiratórios também não apresentam mais força. 
 Além disso, a CRF é determinada pelo balanço entre a 
pressão de retração gerada pelo parênquima pulmonar 
(retração interna → para dentro, no sentido de 
colabamento dos pulmões) e a pressão gerada pela caixa 
torácica para aumentar o seu volume (retração externa → 
para fora, no sentido de expansão dos pulmões, já que a cx. 
torácica não colaba). Em uma situação de enfraquecimento 
dos músculos torácicos, a CRF diminui, pois, a pressão de 
retração elástica pulmonar > força muscular da caixa 
torácica. 
 
Volume respiratório-minuto 
 A ventilação-minuto é a quantidade total de novo ar 
levado para o interior das vias aéreas a cada minuto e é 
igual ao volume corrente multiplicado pela frequência 
respiratória por minuto. O volume corrente normal é cerca 
de 500 mililitros, e a frequência respiratória normal é de 
aproximadamente 12 respirações por minuto. Portanto, a 
ventilação-minuto é, em média, de 6 L/min. 
 
VENTILAÇÃO ALVEOLAR 
Espaço morto 
 Parte do ar que a pessoa respira nunca chega às áreas 
de trocas gasosas, pois ficam nos locais como nariz, faringe 
e traqueia (não realizam as trocas → espaço morto). Então, 
esse é o ar do espaço morto; ele é o primeiro a ser expirado, 
antes de qualquer ar dos alvéolos alcançar a atmosfera. 
 Para calcular o volume do espaço morto a pessoa deve 
inspirar rapidamente O2 a 100%, ocupando todo o espaço 
morto. Então, a pessoa assopra esse volume em um 
medidor de nitrogênio. No início da expiração, o medidor 
de nitrogênio não mostrará nada, pois haverá apenas a 
expiração do O2 presente no espaço morto; depois de um 
tempo, os níveis de N2 começam a subir, pois o ar presente 
nos alvéolos é rico em nitrogênio; por conseguinte, a [N2] 
chega ao seu limite máximo e mantém estável, que significa 
toda a lavagem do ar morto. Destacando todo esse 
processo no gráfico, temos: 
 
 Assim, podemos utilizar a equação para descobrir o 
volume: 
 Vm é o volume de ar do 
espaço morto e VE é o volume total de ar expirado. 
 Volumes aumentados de espaço morto podem indicar 
a redução de alvéolos funcionantes ou redução do fluxo 
sanguíneo pelos capilares pulmonares. 
 
Ventilação alveolar 
 É o volume total de novo ar que entra nos alvéolos e 
áreas adjacentes de trocas gasosas a cada minuto. É igual à 
frequência respiratória vezes a quantidade de ar novo que 
entra nessas áreas a cada respiração. 
 VA é o volume de ventilação alveolar por 
minuto, Freq é a frequência da respiração por minuto, VC é o volume 
corrente e VM é o volume de espaço morto 
 
FUNÇÕES DAS VIAS RESPIRATÓRIAS 
Traqueia, Brônquios e Bronquíolos 
 O ar é distribuído nos pulmões por essas estruturas. A 
principal função delas é de evitar o colapso delas mesmos; 
para isso, elas apresentam: 
• Traqueia: múltiplos anéis cartilaginosos formam as 
traqueias 
• Paredes brônquicas: placas cartilaginosas encurvadas 
menos extensas que mantêm a rigidez dessas paredes 
• Bronquíolos: são mantidos expandidos pelas mesmas 
pressões transpulmonares que expandem os alvéolos 
 A resistência aérea na árvore brônquica é muito 
grande, principalmente nos bronquíolos maiores e 
brônquios adjacentes à traqueia, por existirem poucas 
estruturas dessas. Em algumas condições patológicas, os 
bronquíolos menores têm papel muito maior na 
determinação da resistência ao fluxo aéreo, por causa de 
seu pequeno diâmetro e por serem facilmente ocluídos por 
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(1) contração muscular de suas paredes; (2) edema que 
ocorre em suas paredes; ou (3) acúmulo de muco no lúmen 
dos bronquíolos. 
 A arvore brônquica sofre de certo controle simpático 
e parassimpático. 
• Simpático: a liberação de norepinefrina e epinefrina na 
corrente sanguínea causa a estimulação de receptores 
betadrenérgicos, que levam à dilatação da árvore 
brônquica, devido à musculatura lisa da sua parede 
• Parassimpático: fibras oriundas do nervo Vago 
penetram no parênquima pulmonar; elas secretam 
acetilcolina e provocam constrição dos bronquíolos 
 Outras substâncias liberadas pelo próprio tecido 
pulmonar, como histamina e a substância de reação lenta 
da anafilaxia, liberadas pelos mastócitos em processo 
alérgicos, causam a vasoconstrição das vias aéreas.