sistema cardiorrespiratório 2

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SISTEMA CARDIORRESPIRATÓRIO
UNIDADE 2 - VOCÊ SABE COMO 
ACONTECEM AS TROCAS GASOSAS E A 
REGULAÇÃO DA RESPIRAÇÃO PELO 
SISTEMA NERVOSO?
Georgia Miranda Tomich; Paulo Roberto Rambo
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Introdução
O sistema respiratório é formado por estruturas capazes de receber o ar ambiente e condicioná-lo, para que
chegue ao interior dos pulmões de forma adequada para as trocas gasosas, garantido o oxigênio necessário aos
tecidos e removendo o gás carbônico. Para fins didáticos, podemos dividir a respiração em quatro eventos
principais: ventilação, difusão de gases, transporte de gases e regulação da respiração.
A ventilação está relacionada aos movimentos de entrada e saída de ar do sistema respiratório. Movimentos
respiratórios sucessivos bombeiam o ar para dentro e para fora dos pulmões. Ao mesmo tempo, ocorrem as
trocas gasosas, por meio da difusão de gases pela membrana alvéolo-capilar. Estruturas chamadas de alvéolos
recebem esse ar para passá-lo à corrente sanguínea. O transporte de gases até as células ocorre de diferentes
formas, havendo diferenciação entre oxigênio e gás carbônico. Para promover e regular os eventos respiratórios,
atuam diferentes estruturas do sistema nervoso, algumas de forma automática, outras de forma voluntária.
Diferentes estruturas que compõem o sistema respiratório são responsáveis por propriedades da mecânica
respiratória, como pressões atuantes no sistema, ventilação e perfusão, volumes e capacidades pulmonares,
complacência pulmonar, fluxo de ar, resistência das vias aéreas, tensão superficial, trabalho respiratório. A
relação entre propriedades do sistema respiratório muda, conforme situações de saúde e doença.
A partir da leitura desta unidade, será possível compreender como ocorrem a circulação de sangue nos pulmões
e as trocas entre ar e sangue, bem como quais são formas de regulação dos processos envolvidos na respiração.
Esse conhecimento é importante para entender as possíveis alterações no sistema respiratório, como o aumento
da resistência das vias aéreas à passagem do ar e os motivos que podem prejudicar a oxigenação do sangue.
Você sabia que os gases participantes da difusão na troca gasosa são transportados no sangue e que os
movimentos respiratórios são controlados pelo sistema nervoso central? Quais são as principais alterações que
podem afetar a respiração? De que forma acontece a entrada e a saída de ar dos pulmões? Quais são as pressões
atuantes no sistema respiratório? Descobriremos tudo isso nesta unidade. Bons estudos!
2.1 Mecânica ventilatória: inspiração, expiração, 
hematose, regulação e resistência das vias aéreas
O sistema respiratório é formado por estruturas capazes de realizar os movimentos de inspiração e expiração.
Para que isso ocorra, pressões atuantes nos alvéolos e em torno da caixa torácica sofrem variações, dependendo
do momento do ciclo respiratório. Existe uma pressão atuante no espaço entre as pleuras, enquanto outra
pressão atua no interior dos alvéolos pulmonares. Essas pressões diferem entre si e mudam de acordo com as
fases do ciclo respiratório e de acordo com os volumes pulmonares.
2.1.1 Mecânica ventilatória: atividade dos músculos respiratórios; pressões 
durante o ciclo respiratório
Para que o ar se movimente para dentro e fora da caixa torácica, deve haver ativação de músculos respiratórios.
Existem músculos que atuam na inspiração, para que ocorra entrada de ar, e outros na expiração. O principal
músculo que age na inspiração é o diafragma, aumentando o volume de ar no interior do tórax. Os intercostais
externos, que se localizam entre as costelas, também atuam na inspiração, aumentando o diâmetro
anteroposterior do tórax (NETTER, 2000; MOORE; DALLEY; AGUR, 2017). Esses são os músculos inspiratórios
principais, que agem na respiração em repouso. Quando há necessidade de inspirar uma quantidade acima do
normal, entram em ação outros músculos inspiratórios: o escaleno e o esternocleidomastoideo (GANONG, 2010;
GUYTON; HALL, 2017).
Diferentemente da inspiração, que sempre depende da ação de músculos para ocorrer, a expiração, em repouso,
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Diferentemente da inspiração, que sempre depende da ação de músculos para ocorrer, a expiração, em repouso,
acontece sem contrações dos músculos expiratórios, pois, nesse caso, há um retorno à posição anterior pela
participação dos componentes elásticos e das pressões do sistema pulmão-parede torácica (CONSTANZO, 2008).
Esses músculos entram em ação para reduzir o volume do tórax na expiração forçada, sendo eles: intercostais
internos e músculos abdominais. Os músculos abdominais comprimem o abdômen, e os intercostais internos
movimentam as costelas para baixo e para dentro (CONSTANZO, 2008; GANONG, 2010; GUYTON; HALL, 2017).
Figura 1 - Representação sobre o ciclo respiratório: movimento de inspiração, expansão da caixa torácica e a 
entrada de ar; e de expiração, com a retração da caixa torácica e a saída do ar.
Fonte: Alila Medical Media, Shutterstock, 2019.
Durante o ciclo respiratório, ocorrem variações no volume pulmonar e, paralelamente, ocorrem mudanças nas
pressões alveolar e pleural (ou intrapleural), que é gerada no espaço existente entre as pleuras visceral e
parietal. As forças opostas de expansão da caixa torácica e de retração elástica pulmonar criam uma pressão
negativa no espaço intrapleural. Quando estamos em repouso, antes de começar a puxar o ar, a pressão alveolar
corresponde à pressão atmosférica e a pressão pleural é negativa. Durante a inspiração, à medida que o volume
torácico aumenta, a pressão pleural negativa se intensifica e a alveolar se torna negativa, levando o ar para
dentro dos pulmões. Quando soltamos o ar, na expiração, a pressão alveolar fica maior que a atmosférica,
tornando-se positiva, e a pressão pleural retorna ao seu valor de repouso. Quando fazemos uma expiração
forçada, a pressão pleural chega a ficar positiva (CONSTANZO, 2008; GUYTON; HALL, 2017). Na inspiração, a
caixa torácica promove aumento dos diâmetros torácicos vertical, anteroposterior e lateral, e, com isso, faz com
que os pulmões sejam inflados. O fluxo de ar do meio ambiente, a partir da boca e do nariz, dirige-se até o
alvéolo, devido ao gradiente de pressão transmural e à diferença entre a pressão alveolar e a pressão
intratorácica (pleural). Na expiração, os diâmetros torácicos diminuem, o gradiente de pressão transmural
também reduz e o gradiente de pressão boca-alvéolo se inverte. Então, o fluxo passa a ser no sentido alvéolo-
boca (SARAIVA, 1996).
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A seguir, entenderemos mais sobre esses aspectos da mecânica respiratória.
2.1.2 Resistência das vias aéreas; complacência pulmonar e torácica; 
volumes e capacidades pulmonares; fluxo aéreo
Os músculos que atuam na respiração devem realizar um trabalho tanto para distender os tecidos elásticos da
parede torácica e dos pulmões (trabalho elástico ou de complacência) quanto para vencer a resistência das vias
aéreas, das estruturas da caixa torácica e dos pulmões. Esse trabalho em uma respiração tranquila, durante o
repouso, corresponde à fase de inspiração, pois a expiração é um processo praticamente passivo.
Diferentemente da situação de repouso, em que apenas de 3 a 5% da energia consumida pelo corpo se destina à
respiração, há situações, como no exercício físico, em que esse trabalho aumenta muito para vencer a resistência
das vias aéreas. Há também alterações no padrão respiratório durante todas as fases do exercício físico, pelas
alterações do volume corrente, da frequência respiratória, dos tempos respiratórios e da atividade do diafragma,
dos músculos da caixa torácica e dos músculos dos membros inferiores (LOPES , 2005). O aumento doet al.
trabalho respiratório ocorre também em doenças respiratórias, como no enfisema pulmonar e na asma
(GANONG, 2010; GUYTON; HALL, 2017).
VOCÊ QUER LER?
A expansão pulmonar necessariamente depende da ação de músculos que atuam na
respiração. A expiração tranquila é um processo passivo, mas, quando ocorre de maneira
forçada, também depende da ação de músculosque atuam na expiração. Com o avançar da
idade, ocorrem modificações em nosso organismo. Os músculos, em geral, enfraquecem,
inclusive os respiratórios. Há estudos científicos que já avaliaram a relação entre idade e força
muscular respiratória, como a pesquisa de Simões (2010) e a de Fonseca (2010),et al. et al. 
disponíveis, respectivamente, em: http://www.seer.upf.br/index.php/rbceh/article/view/407
./922e http://www.scielo.br/pdf/ramb/v56n6/v56n6a10.pdf
VOCÊ O CONHECE?
O médico francês René Théophile Hyacinthe Laënnec (1781-1826) foi o inventor do
estetoscópio, em 1816, em Paris. Esse aparelho foi aperfeiçoado e até os dias de hoje é usado
para avaliar os sons respiratórios gerados a partir do fluxo de ar no sistema respiratório. O
médico estava tratando uma paciente e teve vergonha de usar o método tradicional de
auscultação imediata, que envolvia o médico pressionar o ouvido no peito do paciente. Saiba
mais em: f.http://rmmg.org/exportar-pdf/154/v21n4a17.pd
http://www.seer.upf.br/index.php/rbceh/article/view/407/922e http://www.scielo.br/pdf/ramb/v56n6/v56n6a10.pdf
http://www.seer.upf.br/index.php/rbceh/article/view/407/922e http://www.scielo.br/pdf/ramb/v56n6/v56n6a10.pdf
http://rmmg.org/exportar-pdf/154/v21n4a17.pd
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Figura 2 - Representação do movimento do ar inspirado e expirado durante o ciclo respiratório: o ar é inspirado 
até chegar à membrana entre alvéolo e capilar e, após, ocorre a hematose, na sequência, o ar sai na expiração.
Fonte: Andrea Danti, Shutterstock, 2019.
A resistência das vias aéreas e as diferenças de pressão determinam o fluxo de ar que ocorre entre a boca e os
alvéolos nos movimentos de inspiração e expiração. Quanto maior a resistência oferecida pelas vias aéreas,
menor o fluxo de ar. O local que oferece maior resistência à passagem do ar é a região de brônquios de calibre
médio. A musculatura lisa brônquica pode contrair quando exposta a estímulos variados, com consequente
aumento da resistência das vias aéreas: isso ocorre na asma (CONSTANZO, 2008).
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Figura 3 - Comparação entre um brônquio normal (brônquio esquerdo) e um brônquio com a musculatura lisa 
contraída (brônquio direito), como ocorre na asma.
Fonte: Lightspring, Shutterstock, 2019.
Medicamentos que são usados para aliviar os sintomas da asma dilatam as vias aéreas e, consequentemente,
diminuem a resistência oferecida à passagem do ar (GROSSMAN; PORTH, 2016). O tratamento profilático da
asma visa a reduzir ao máximo a frequência das exacerbações, a sintomatologia do período intercrítico, o uso de
broncodilatadores de alívio, além de permitir à pessoa a participação normal nas atividades sociais, esportivas e
escolares (MOURA , 2002).et al.
O grau de expansão (ou deformação) do sistema respiratório é denominado complacência, que é demonstrada
VOCÊ QUER LER?
A asma é uma doença crônica que atinge o sistema respiratório, dificultando a respiração e
causando impacto em vários outros aspectos. No processo patológico da doença, ocorre
obstrução das vias aéreas, hiper-responsividade brônquica e inflamação das vias aéreas.
Recentemente, foi publicada uma pesquisa científica avaliando o impacto da asma em homens
e mulheres na fase adulta (FORTE; HENNEMANN; DALCIN, 2018). Para ler o artigo, acesse: 
.http://www.scielo.br/pdf/jbpneu/v44n4/pt_1806-3756-jbpneu-2017000000216.pdf
http://www.scielo.br/pdf/jbpneu/v44n4/pt_1806-3756-jbpneu-2017000000216.pdf
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O grau de expansão (ou deformação) do sistema respiratório é denominado complacência, que é demonstrada
pela variação de volume decorrente da alteração de pressão. Ela depende do volume de ar presente nos
pulmões: na faixa média de pressões, esse grau é maior, tornando os pulmões mais distensíveis, diferentemente
da situação em que os pulmões estão cheios, em que a complacência é mais baixa (pulmões menos distensíveis)
(CONSTANZO, 2008; GUYTON; HAAL, 2017).
Em algumas situações patológicas, ocorre alteração da complacência pulmonar. O edema agudo de pulmão e a
fibrose pulmonar (doença restritiva) diminuem a complacência. Já no enfisema, essa complacência está
aumentada devido à perda de tecido elástico (HANSEL; DINTZIS, 2007; HENEINE, 2008; GROSSMAN; PORTH,
2016).
Figura 4 - Gráfico representando as curvas da Complacência pulmonar: Comparando a capacidade pulmonar 
VOCÊ SABIA?
A distribuição de ventilação e de perfusão varia nas diferentes regiões pulmonares e isso pode
ser influenciado pela posição corporal e pelos efeitos da gravidade. Na posição sentada ou em
pé, por exemplo, a gravidade faz com que a pressão intrapleural seja mais negativa nos ápices
pulmonares, quando os alvéolos ficam mais expandidos do que nas bases. Assim, a posição
corporal influencia a ventilação, a perfusão e a complacência pulmonar. Esse tema é abordado
no artigo de Kumpel (2008), disponível em: .http://www.scielo.br/pdf/rbti/v20n3/v20n3a02
http://www.scielo.br/pdf/rbti/v20n3/v20n3a02
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Figura 4 - Gráfico representando as curvas da Complacência pulmonar: Comparando a capacidade pulmonar 
total em um pulmão normal, um pulmão com enfisema e um pulmão fibroso.
Fonte: LEVITZKY, 2007, p. 22.
O exame utilizado para medir a quantidade e o fluxo de ar que entra e sai dos pulmões chama-se espirometria. O
resultado ajuda na análise das condições de ventilação do paciente que, em alguns casos, não podem ser
avaliados plenamente sem a realização desse exame complementar.
Figura 5 - Realização do exame de espirometria, usado para avaliar a função respiratória por meio de medidas 
dos volumes e das capacidades pulmonares.
Fonte: Koldunova Anna, Shutterstock, 2019.
Os volumes pulmonares são quatro, conforme veremos a seguir. Os valores médios correspondem ao que é
considerado para um homem adulto saudável (HENEINE, 2008; GUYTON; HALL, 2017).
Clique nos itens para conhecer mais sobre o tema.
Volume corrente: corresponde ao volume de ar inspirado ou expirado a cada respiração normal. Cerca de 500 ml.
Volume de reserva inspiratório: máximo de volume que pode ser inspirado além do volume corrente.
Corresponde a 3.000 ml, em média.
Volume de reserva expiratório: máximo de ar que pode ser expirado após uma expiração normal. É de cerca de
1.100 ml.
Volume residual: volume que permanece nos pulmões após uma expiração forçada, correspondendo a 1.200 ml.
Esse volume não pode ser medido diretamente pela espirometria.
As capacidades pulmonares são calculadas a partir da soma de volumes, conforme veremos a seguir:
• capacidade inspiratória (CI): é a soma do VC e do VRI;•
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As capacidades pulmonares são calculadas a partir da soma de volumes, conforme veremos a seguir:
• capacidade inspiratória (CI): é a soma do VC e do VRI;
• capacidade residual funcional (CRF): é a soma do VRE e do VR;
• capacidade vital (CV): é a soma do VC, do VRI e do VRE;
• capacidade pulmonar total (CPT): é a soma de todos os volumes pulmonares (VC,VRI, VRE e VR) e, em 
condições normais, é de cerca de 5.800 ml.
Os volumes e as capacidades pulmonares podem apresentar variações por influência de fatores de caraterísticas
individuais, como sexo, idade e estatura. Doenças pulmonares também podem influenciar esses valores.
Você sabe quais são as características do ar inspirado? Como ocorre a troca de gases entre sangue e ar alveolar?
Como esses gases são transportados no sangue? Para respondermos a essas perguntas, estudaremos com muita
atenção o próximo conteúdo.
2.2 Troca gasosa entre sangue e tecidos
A ventilação pulmonar corresponde à entrada e saída de ar dos pulmões. Após o ar chegar aos alvéolos, deve
haver a troca gasosa por meio da difusão na membrana alvéolo-capilar. Os gases se movimentam por meio dessa
membrana, indo da área de maior pressão para a de menor pressão. O ar inspirado chega rico em oxigênio, que
passa para o sangue na membrana alvéolo-capilar, e o gás carbônico passa do sangue para os pulmões, sendo,
então, expirado.
A troca de gases entre o ar dos alvéolos e o sangue que se encontra nos capilares dos pulmões depende da forma
como se distribuem a ventilaçãoe a perfusão ao longo dos pulmões. Essa distribuição é heterogênea, sendo as
desigualdades de perfusão maiores do que as desigualdades na ventilação. O sangue pobre em oxigênio é
conduzido ao pulmão pelas artérias pulmonares. Após a troca gasosa, o sangue rico em oxigênio é levado ao átrio
esquerdo do coração pelas veias pulmonares.
Quais são as características do ar inspirado? Como esse ar é transportado do ar ambiente até os alvéolos? O que
faz com que haja passagem de gases que estão no ar alveolar para o sangue capilar? Compreenderemos mais
sobre os processos envolvidos na troca gasosa no texto a seguir.
2.2.1 Composição do gás inspirado do meio ambiente
O ar ambiente que entra nas vias aéreas é composto principalmente pelos gases oxigênio (O ), gás carbônico (CO
2
), nitrogênio (N ) e, até esse ar chegar aos alvéolos, ocorrem modificações nas pressões parciais desses gases. O
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O e o CO são os que participam das trocas gasosas na membrana alvéolo-capilar, movimentando-se entre o ar e
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o sangue por simples difusão (de onde apresentam pressão parcial alta para baixa).
•
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Figura 6 - Representação do mecanismo de troca gasosa, que ocorre por difusão de gases pela membrana alvéolo-
capilar.
Fonte: Tefi, Shutterstock, 2019.
O oxigênio tem uma concentração de 21% no ar seco, sendo essa a fração inspirada de oxigênio (FiO ); levando
2
em conta a pressão barométrica ao nível do mar de 760 mmHg, a pressão parcial do O , nesse caso, seria 159
2
mmHg. Ao entrar nas vias aéreas e ser umidificada, a pressão reduz por influência da pressão do vapor de água,
ficando em um patamar de 149 mmHg. Ao chegar aos alvéolos, o O entra em contato com o CO e ocorre uma
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redução do valor da pressão parcial de O para cerca de 100 mmHg. No sangue arterial, valores considerados
2
aceitáveis de pressão de O variam de 60 a 100mmHg (GUYTON; HALL, 2017).
2
À medida que a pressão de oxigênio se eleva no sangue, ocorre um aumento progressivo do percentual de
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À medida que a pressão de oxigênio se eleva no sangue, ocorre um aumento progressivo do percentual de
hemoglobina ligada a ele, sendo esse percentual denominado saturação de oxigênio arterial (SatO ). Uma das
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formas de avaliar se as trocas gasosas estão ocorrendo normalmente é por meio da SatO . Há uma forma não
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invasiva de avaliar a SatO , que é por meio do uso do oxímetro de pulso, ou a forma direta, por meio da análise
2
de uma amostra de sangue arterial; o valor normalmente encontrado é de 97%, sendo aceitáveis valores acima
de 90% (GUYTON; HALL, 2017).
Figura 7 - Aparelho de oxímetro de pulso utilizado para medir de forma não invasiva a saturação periférica de 
oxigênio e a frequência cardíaca.
Fonte: Juan R. Velasco, Shutterstock, 2019.
No sangue arterial, os valores aceitáveis de pressão de CO ficam entre 35 e 45 mmHg. A produção de CO pelo
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organismo aumenta a pressão alveolar desse gás, enquanto o aumento da ventilação alveolar reduz sua pressão
parcial. O nitrogênio, apesar de não participar das trocas gasosas, exerce pressão parcial, sendo essa pressão
importante para manter a estabilidade alveolar (GUYTON; HALL, 2017).
Alterações na composição do ar inspirado podem causar dificuldades na troca gasosa, por diferentes tipos de
reações nas vias aéreas, levando, inclusive, ao aumento do risco de doenças pulmonares.
VOCÊ QUER VER?
Um exemplo de substância inalada que causa doença pulmonar e aumenta o risco de várias
outras doenças é o tabaco. No vídeo da Secretaria de Estado da Saúde de São Paulo (MEGID,
2017), você pode ver os resultados das políticas de combate ao tabagismo. O tabagismo é um
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Como ocorre a ventilação pulmonar? E a irrigação sanguínea nos pulmões, como se distribui?
Como varia a relação entre ventilação e perfusão pulmonar? A leitura do próximo tópico ajudará a compreender
a relação entre ventilação e perfusão (relação V/Q).
2.2.2 Relação V/Q
A troca gasosa depende da relação entre a ventilação e a perfusão pulmonar, o que assegura a quantidade de ar
disponível para entrar em contato com o sangue capilar. Há situações que podem levar à desproporcionalidade
entre ventilação e perfusão. Pode haver o espaço morto, que corresponde ao desequilíbrio na relação ventilação-
perfusão, ocorrendo quando o alvéolo é ventilado, mas não perfundido ou perfundido, mas não ventilado, e, por
outro lado, pode ocorrer o pulmonar, que se refere ao sangue que circula entre os lados direito e esquerdoshunt
sem participar da troca gasosa.
A ventilação pulmonar, em uma pessoa saudável, fica em torno de 4,2l/min, enquanto a perfusão (fluxo de
sangue que chega aos pulmões por minuto) é em média 5,5l/min, resultando em uma relação ventilação
/perfusão (relação V/Q) de 0,8.
A posição corporal, o volume pulmonar e a gravidade são fatores que afetam a ventilação e a perfusão. Quando a
pessoa se encontra em pé, a gravidade influencia a ventilação e a perfusão nas diferentes regiões pulmonares,
ocorrendo então desigualdades na relação V/Q. Nos ápices pulmonares, tanto a ventilação quanto a perfusão são
menores em relação às bases. A variação da posição corporal influencia as diferenças na relação V/Q nos
pulmões (GANONG, 2010).
A pressão intrapleural é menos negativa na base em relação ao ápice, e os alvéolos ficam, então, menos
expandidos na base e mais expandidos no ápice. Por outro lado, o fluxo sanguíneo é menor na parte superior dos
pulmões, pois nas regiões inferiores, considerando a posição ortostática, a pressão do sangue é maior,
decorrente da ação da gravidade (GANONG, 2010). No ápice pulmonar, a ventilação ultrapassa o fluxo sanguíneo,
resultando em uma relação V/Q alta (em torno de 3,3). Na base pulmonar, a perfusão fica superior à ventilação,
resultando em uma relação V/Q baixa (GUYTON; HALL, 2017). As desigualdades de perfusão são ainda maiores
do que as de ventilação quando uma pessoa está na posição ortostática, o fluxo sanguíneo não se distribui
uniformemente nos pulmões, em parte devido ao efeito da gravidade, fazendo com que o fluxo seja maior nas
bases em relação aos ápices pulmonares. Considera-se três possíveis situações (WEST, 2013; CONSTANZO,
2008). Clique nos para conhecê-las.cards 
Zona 1
Fluxo sanguíneo menor. A pressão alveolar é maior do que a arterial, que é maior do que a venosa; a pressão
alveolar comprime os capilares, reduzindo o fluxo sanguíneo. Isso pode ocorrer em uma situação de hemorragia
ou na ventilação mecânica com pressão positiva.
Zona 2
Fluxo sanguíneo médio. A pressão arterial é maior do que a alveolar, que é maior do que a venosa, havendo fluxo
sanguíneo decorrente da diferença entre pressão alveolar e arterial.
Zona 3
2017), você pode ver os resultados das políticas de combate ao tabagismo. O tabagismo é um
grave problema para a saúde pública, pois está relacionado a elevados índices de morbidade e
mortalidade em todo o mundo. O fumo crônico causa doenças respiratórias, tais como câncer
de pulmão e doença pulmonar obstrutiva crônica. Acesse: https://www.youtube.com/watch?
.v=e5IODSkbhyU
https://www.youtube.com/watch?v=e5IODSkbhyU
https://www.youtube.com/watch?v=e5IODSkbhyU
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Zona 3
Fluxo sanguíneo maior. A pressão arterial é maior do que a pressão venosa, que é maior do que a pressão
alveolar. O fluxo ocorre pela diferença entre pressão arterial e venosa. 
2.2.3 Espaço morto e shunt pulmonar
Espaço morto é quando há ventilação sem perfusão. pulmonar é quando há perfusão sem ventilação. AsShunt
trocas gasosas ocorrem somente nas partes das vias respiratórias em que há alvéolos; a parte em que não ocorre
troca gasosa corresponde ao espaço morto anatômico (volume do sistema respiratório, excetuando-se os locais
onde há alvéolos).
Deve-se considerar o conceito de espaço morto fisiológico, sendo esse correspondente ao volume de ar inspirado
que não entra em contato com o sangue do capilar pulmonar, tanto decorrente do espaço morto anatômico
quanto do ar que chega às regiões em que a ventilação supera a perfusão. Em pessoas saudáveis,os espaços
mortos anatômico e fisiológico são iguais, diferentemente do que ocorre em doenças que afetam as trocas
gasosas (GANONG, 2010).
Aproximadamente 2% do débito cardíaco não passa pela circulação pulmonar, sendo esse o fisiológico.shunt 
Quando se mede a pressão arterial de oxigênio, nota-se que essa é sempre menor do que a pressão alveolar de
oxigênio; isso decorre do da direita para a esquerda, assim como das diferenças regionais da ventilação eshunt
da perfusão.
O da direita para a esquerda desvia o sangue menos oxigenado da circulação brônquica para a circulaçãoshunt
arterial, reduzindo no sangue arterial a concentração de oxigênio (GUYTON; HALL, 2017). Quando há locais com
atelectasia (colapso ou colabamento alveolar decorrente de obstrução), ocorre perfusão sem ventilação. Outras
situações podem acarretar desproporções entre ventilação e perfusão pulmonar. Na embolia pulmonar, por
exemplo, ocorre redução do fluxo sanguíneo para o pulmão, limitando as trocas gasosas, com decorrente
alteração do padrão respiratório (aumento da frequência respiratória), entre outros sintomas.
Como ocorre o transporte de cada um dos gases na circulação sanguínea? Quais fatores regulam esse transporte?
O que ocorre quando há alterações no transporte dos gases pelo sangue? No texto a seguir, será abordado o
transporte de gases pelo sangue.
2.2.4 Transporte de gases pelo sangue
O transporte do oxigênio e de gás carbônico não acontece da mesma forma no sangue. O oxigênio é transportado
principalmente em combinação com a hemoglobina presente no interior das hemácias; apesar de estar presente
dissolvido no plasma (em torno de 3%), cerca de 97% do oxigênio é transportado como oxi-hemoglobina.
Quando a PO fica abaixo de 60 mmHg, ocorre uma diminuição da afinidade da hemoglobina pelo oxigênio,
2
aumentando a disponibilização de oxigênio para os tecidos (GANONG, 2010; GUYTON; HALL, 2017).
O gás carbônico pode ser transportado de diferentes formas, estando a maior parte dissolvida no plasma e no
interior das hemácias; quando dissolvido, esse gás forma outros compostos, como: carbamino (ligado à
hemoglobina) e bicarbonato. Quando o gás carbônico se difunde nas hemácias, rapidamente forma ácido
carbónico, devido à presença da água, daí dissocia-se rapidamente em hidrogênio e bicarbonato. A liberação de
hidrogênio a partir da reação de gás carbônico com água justifica sua influência no equilíbrio ácido-básico
(GANONG, 2010; GUYTON; HALL, 2017).
Após a troca gasosa, os gases presentes no sangue arterial devem ser transportados até que cheguem a cada uma
das células do nosso corpo.
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2.3 Regulação da respiração
O controle da respiração tem componentes involuntários e voluntários. Dois grupos de neurônios localizados no
tronco encefálico, especificamente, no bulbo e na ponte, compõem o centro respiratório de onde partem os
estímulos para os músculos respiratórios. Esses músculos podem também receber estímulos de neurônios
localizados no córtex motor voluntário, ou seja, nesse caso, podemos modificar voluntariamente o padrão
respiratório.
O ritmo respiratório acontece naturalmente de forma espontânea, ou seja, independente do nosso controle
voluntário. Os neurônios localizados no tronco encefálico enviam estímulos de maneira rítmica aos músculos
respiratórios. Esse ritmo respiratório espontâneo é regulado pelas concentrações de oxigênio, gás carbônico e de
íons hidrogênio, além de haver influência de outros fatores de origem não química.
Como agem os neurônios do centro respiratório? Como os sensores centrais e pulmonares podem regular a
respiração? Como são realizados os ajustes na respiração para manter a homeostase e atender às demandas do
nosso organismo? O próximo texto aborda o controle da respiração pelo sistema nervoso central.
2.3.1 Centro respiratório e controle superior
Os sistemas de controle da respiração podem ser divididos em: centro respiratório (controle automático ou
involuntário) e centro de controle superior (controle voluntário). A respiração é controlada automaticamente
por um centro nervoso localizado principalmente no bulbo. Desse centro partem os nervos responsáveis pela
contração dos músculos respiratórios (diafragma e músculos intercostais). Os sinais nervosos são transmitidos
desse centro por meio da coluna espinhal para os músculos da respiração. O mais importante músculo da
respiração, o diafragma, recebe os sinais respiratórios através de um nervo especial, o nervo frênico, que deixa a
medula espinhal na metade superior do pescoço e dirige-se para baixo, por meio do tórax até o diafragma
(GOMES; SANTOS, 2018). Quando uma lesão ocorre nessa área, a respiração fica mais lenta e superficial. No caso
do controle voluntário, os estímulos provenientes do córtex motor voluntário chegam via tratos corticoespinhais
até os músculos respiratórios, ocorrendo então variações do padrão respiratório conscientemente (GANONG,
2010; GUYTON; HALL, 2017).
Para regular o controle espontâneo da respiração, existem mecanismos químicos e não químicos. As substâncias
que participam do controle químico são: oxigênio, gás carbônico e hidrogênio. Receptores químicos (ou
quimiorreceptores) são sensíveis às variações dessas substâncias circulantes no sangue e, diante de
necessidades de ajustes, podem desencadear variações na frequência e na profundidade da respiração
(GANONG, 2010; GUYTON; HALL, 2017).
Os quimiorreceptores localizados nas carótidas e na artéria aorta são denominados corpúsculos carotídeos e
aórticos. Esses receptores são sensíveis à redução da pressão do oxigênio no sangue arterial. Quando esses
quimiorreceptores não estão íntegros, entram em ação outros localizados no bulbo, parte ventral da medula
espinhal. Quando há um aumento da pressão do gás carbônico no sangue arterial, eles levam a uma
hiperventilação (GANONG, 2010; GUYTON; HALL, 2017).
Quando ocorre uma deficiência de oxigênio tecidual, caracteriza-se a hipóxia, que pode ter como causas a
diminuição: da pressão de oxigênio no sangue arterial (hipóxia hipóxica); da hemoglobina disponível para
transportar o oxigênio (hipóxia anêmica); do fluxo sanguíneo tecidual (hipóxia isquêmica); do uso do oxigênio
pelos tecidos devido a um agente tóxico (hipóxia histotóxica) (GANONG, 2010; GUYTON; HALL, 2017).
Existem receptores localizados nas vias respiratórias que são sensíveis a gases nocivos, poeira
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A hipóxia hipóxica pode ocorrer quando um indivíduo se encontra em locais com grandes altitudes, onde a
pressão barométrica é menor, o que reduz a pressão parcial do oxigênio. Há, então, uma alteração no gradiente
de concentração e, consequentemente, nas trocas gasosas. Doenças que causam déficit de troca gasosa, como a
fibrose pulmonar, e situações em que ocorre falência de bombeamento, como nas cardiopatias congênitas, além
de situações que prejudicam a ventilação, como a fadiga ou insuficiência da musculatura respiratória, levam à
hipóxia hipóxica (GANONG, 2010).
Figura 8 - Durante uma crise de asma, ocorre aumento da resistência das vias áreas, com consequente redução 
do fluxo de ar e de oxigenação do sangue arterial, sendo esse um exemplo de hipóxia hipóxica.
Fonte: Africa Studio, Shutterstock, 2019.
Existem receptores localizados nas vias respiratórias que são sensíveis a gases nocivos, poeira
e ar frio. Quando estimulados, provocam uma diminuição do diâmetro das vias aéreas como
mecanismo de defesa. A inalação de substâncias tóxicas pode afetar as trocas gasosas e,
quando grave, pode levar à ocorrência de lesões nas vias aéreas e até à morte. Em janeiro de
2013, uma catástrofe ocorreu em Santa Maria (RS), decorrente de um incêndio em ambiente
fechado, resultando em 242 mortes, a maioria por lesões inalatórias, que são uma das causas
de hipóxia (BASSI , 2014). Para saber mais sobre este tema, leia o artigo disponível em: et al.
.http://www.scielo.br/pdf/rbti/v26n4/0103-507X-rbti-26-04-0421.pdf
http://www.scielo.br/pdf/rbti/v26n4/0103-507X-rbti-26-04-0421.pdf
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do fluxo de ar e de oxigenação do sangue arterial,sendo esse um exemplo de hipóxia hipóxica.
Fonte: Africa Studio, Shutterstock, 2019.
A asma é um exemplo de doença que pode causar hipóxia hipóxica, pois o aumento na resistência das vias aéreas
leva à diminuição do fluxo de ar e, consequentemente, prejudica a troca gasosa, diminuindo a oxigenação
sanguínea (GROSSMAN; PORTH, 2016).
2.3.2 Hipercapnia, acidose e alcalose metabólica
O acúmulo de gás carbônico no corpo caracteriza a hipercapnia, situação que deprime o centro respiratório e
pode chegar a causar sintomas, como cefaleia e confusão mental, e, em situações mais graves, pode levar ao coma
(GANONG, 2010; GUYTON; HALL, 2017).
Há situações em que ocorre um aumento de ácidos na circulação sanguínea, decorrente de um distúrbio
metabólico, caracterizando a acidose metabólica. As pessoas com acidose metabólica frequentemente têm
náuseas, vômitos e fadiga, e podem respirar mais rápido e profundamente do que o normal. Nesse caso, uma
hiperventilação compensatória, que leva a uma diminuição na pressão alveolar de gás carbônico, produz uma
diminuição na concentração de hidrogênio no sangue (GANONG, 2010).
Por outro lado, em uma situação de vômitos frequentes, por exemplo, pode levar à perda de ácidos (ácido
clorídrico), podendo levar a uma alcalose metabólica.
VOCÊ QUER VER?
A embolia pulmonar ocorre quando um trombo, gordura, líquido ou ar (injetado na circulação
sanguínea) se desloca pelo sangue e chega ao pulmão, alojando-se em um ramo da artéria
pulmonar e causando obstrução do fluxo sanguíneo desse ponto em diante. O vídeo indicado a
seguir (ALILA MEDICAL MEDIA, 2019) mostra uma animação sobre o mecanismo da embolia
pulmonar: .https://www.shutterstock.com/video/clip-2004086-pulmonary-embolism
CASO
Uma senhora chegou ao posto de saúde acompanhando a mãe, idosa, diabética e hipertensa,
que praticamente não conversou desde sua chegada à recepção, enquanto aguardava
atendimento. Após esperarem, o médico iniciou o atendimento. As queixas foram que a mãe
estava se mostrando mais prostrada há dois dias e com perda de apetite. O profissional
realizou uma rápida entrevista, fez um exame físico e não detectou sinais específicos. A
pressão não estava alta. Passou orientações básicas sobre alimentação, hidratação, uso de
analgésico para dor no corpo e indicou que, se necessário, elas deveriam retornar ao posto de
saúde.
A conduta foi adequada, considerando se tratar de uma paciente idosa? Algum exame
complementar deveria ter sido solicitado? O caso merecia uma investigação mais cuidadosa?
A pneumonia, doença caracterizada pela infecção nos pulmões, é uma das principais causas de
https://www.shutterstock.com/video/clip-2004086-pulmonary-embolism
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Existem situações complexas nas quais ocorre diminuição da ventilação em algumas regiões pulmonares e da
perfusão em outras, como na doença pulmonar obstrutiva crônica. Nessa doença, ocorre obstrução crônica e
recorrente do fluxo de ar, por mecanismos múltiplos, como inflamação e fibrose nas paredes dos brônquios,
aumento da secreção de muco, perda de fibras elásticas pulmonares e perda de tecido alveolar.
O termo doença pulmonar obstrutiva crônica engloba dois tipos de doenças: enfisema e bronquite obstrutiva
crônica. A causa mais comum da doença pulmonar obstrutiva crônica é o tabagismo (GROSSMAN; PORTH, 2016).
Síntese
Chegamos ao final da unidade, na qual tivemos a oportunidade de aprofundar o conhecimento sobre o sistema
respiratório, mais especificamente sobre a mecânica respiratória, abordando os músculos respiratórios e seu
controle, as trocas gasosas, a perfusão e a ventilação, assim como a relação entre ventilação e perfusão nos
pulmões. Os músculos respiratórios agem sob estímulo gerado automaticamente no sistema nervoso e podem
ser influenciados por outros estímulos, como os químicos. Os gases oxigênio e carbônico são transportados ao
longo das vias aéreas e, depois, passam pela membrana alvéolo-capilar (troca gasosa), de onde são
transportados pelo sangue.
Nesta unidade, você teve a oportunidade de:
• identificar a mecânica ventilatória, a partir dos músculos envolvidos, e demais aspectos que participam 
da respiração;
• compreender a resistência das vias aéreas;
• conhecer a complacência pulmonar e torácica;
• compreender como acontece a troca gasosa no nível celular;
• aprender sobre o transporte de gases pelo sangue;
• entender sobre a regulação da respiração, correlacionando-a com o sistema nervoso central;
• compreender a hipóxia e a hipercapnia;
• conhecer a acidose e alcalose metabólica;
• compreender como acontece a perfusão pulmonar;
• identificar o espaço morto e pulmonar;shunt
• relacionar a fisiopatologia da pneumonia com aspectos próprios dos idosos.
A pneumonia, doença caracterizada pela infecção nos pulmões, é uma das principais causas de
internação de idosos segundo o Sistema Único de Saúde (CHAIMOWIKS, 2013). Causada por
vírus ou bactérias, a doença respiratória provoca tosse intensa com secreção ou até com
sangue, febre, falta de ar e dor no peito.
Em idosos, apesar de serem muito acometidos pela doença, nem sempre os sintomas se
manifestam, dificultando o diagnóstico e, consequentemente, podendo trazer complicações ao
paciente. É comum haver queda do apetite, comprometimento geral do quadro de saúde,
porém sem sinais e sintomas típicos da doença.
Os idosos apresentam as defesas comprometidas, o que os predispõem a infecções, e junto a
isso existe, em geral, associação com outras doenças e uso de medicamentos contínuos. Com
músculos respiratórios enfraquecidos e menor nível de atividade física, ocorre um
comprometimento de mecanismos de defesa, como a tosse. Isso favorece o acúmulo de
secreções nas vias aéreas, aumentando o risco de proliferação de microrganismos patogênicos,
como as bactérias. Com o diagnóstico tardio da pneumonia em um idoso, o risco de
complicações e morte aumenta muito, sendo um grupo etário que requer sempre mais atenção.
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• relacionar a fisiopatologia da pneumonia com aspectos próprios dos idosos.
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	Introdução
	2.1 Mecânica ventilatória: inspiração, expiração, hematose, regulação e resistência das vias aéreas
	2.1.1 Mecânica ventilatória: atividade dos músculos respiratórios; pressões durante o ciclo respiratório
	2.1.2 Resistência das vias aéreas; complacência pulmonar e torácica; volumes e capacidades pulmonares; fluxo aéreo
	2.2 Troca gasosa entre sangue e tecidos
	2.2.1 Composição do gás inspirado do meio ambiente
	2.2.2 Relação V/Q
	2.2.3 Espaço morto e shunt pulmonar
	2.2.4 Transporte de gases pelo sangue
	2.3 Regulação da respiração
	2.3.1 Centro respiratório e controle superior
	2.3.2 Hipercapnia, acidose e alcalose metabólica
	Síntese
	Bibliografia