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1 Maria Clara Viana 2021.1 CONTRIBUIÇÕES DO SISTEMA RESPIRATÓRIO O sistema respiratório atua controlando a concentração de eletrólitos. O sistema respiratório é formado por: Sistema condutor ou vias aéreas: conduz ar do meio externo para a superfície dos pulmões; Alvéolos: formam a superfície de troca, onde o O2 se move para o sangue e o CO2 se move para o ar que será exalado; Ossos e músculos do tórax e do abdome: auxiliam a ventilação. Esse sistema pode ser dividido em 2 partes: Trato respiratório superior: boca, cavidade nasal, faringe e laringe; Trato respiratório inferior: traqueia, dois brônquios principais, suas ramificações e pulmões. O tórax é formado pelos ossos da coluna vertebral e das costelas e seus músculos associados. OSSOS + MÚSCULOS = CAIXA TORÁCICA. As costelas e a coluna (a parede torácica) formam as laterais e a parte superior da caixa torácica. A camada de músculo esquelético em forma de cúpula, o diafragma, forma a base. Os músculos intercostais, interno e externo, conectam os 12 pares de costelas. Os músculos adicionais são: esternocleidomastóideos e escalenos. A respiração externa é subdivida em: 1. Ventilação: troca de ar entre a atmosfera e os pulmões (inspiração e expiração); 2. Hematose: troca de O2 e de CO2 entre os pulmões e o sangue; 3. Transporte de gases no sangue; 4. Troca de gases entre os capilares e os tecidos. 2 Maria Clara Viana 2021.1 Os sacos pleurais cercam os pulmões. Os pulmões são formados por um tecido leve e esponjoso, cujo volume é ocupado principalmente por espaços cheios de ar. Cada membrana pleural, ou pleura, é formada por muitas camadas de tecido conectivo elástico e um grande número de capilares. As camadas opostas da membrana pleural são mantidas unidas por uma fina camada de líquido pleural. O espaço pleural tem pressão negativa e impede que o pulmão se feche. A área de secção transversal da via aérea superior é menor que a da via aérea inferior, já que os brônquios primários se dividem em bronquíolos cada vez menores. Os bronquíolos controlam o fluxo aéreo, através da contração e dilatação (presença de músculo liso). As vias aéreas aquecem, umedecem e filtram o ar inspirado. 3 Maria Clara Viana 2021.1 Os alvéolos são os locais onde ocorrem as trocas gasosas e constituem a maior parte do tecido pulmonar; Cada alvéolo é composto por uma camada única de epitélio; As paredes finas do alvéolo não contêm músculo, mas o tecido conectivo entre as células epiteliais alveolares contêm fibras de colágeno e de elastina que criam a energia potencial elástica quando o tecido pulmonar é estirado; A membrana alveolocapilar separa o meio interno do externo, é fina e comprida; Existem 2 tipos de células alveolares: Células alveolares tipo 1: são muito delgadas, portanto, os gases se difundem rapidamente. Na maior parte da área de troca, uma camada de membrana basal funde o epitélio alveolar ao endotélio do capilar. Na área restante, somente uma pequena quantidade de líquido intersticial está presente. Células alveolares tipo 2: são menores e mais espessas, além de sintetizarem e secretarem uma substância denominada surfactante. Essa, por sua vez, diminui a tensão superficial nos alvéolos, prevenindo o seu colapso. As células tipo II também ajudam a minimizar a quantidade de líquido presente nos alvéolos, transportando solutos e água para fora do espaço aéreo alveolar. A camada de muco é secretada pelas células caliciformes no epitélio. Os cílios batem com um movimento ascendente que move o muco continuamente em direção à faringe, criando o que é chamado de movimento mucociliar. O muco contém imunoglobulinas que podem atuar sobre muitos patógenos. Uma vez que o muco chega até a faringe, ele pode ser expelido (expectorado) ou deglutido. 4 Maria Clara Viana 2021.1 A circulação pulmonar é de baixa pressão e alta taxa de fluxo, pois é muito ramificada. CICLO RESPIRATÓRIO Inspiração: Para que ocorra a inspiração a pressão alveolar precisa ser menor que a pressão dentro dos pulmões seja menor que a pressão atmosférica e, para isso, o volume desses órgãos é aumentado com o auxílio de alguns músculos inspiratórios: Diafragma: contrai e desce em direção ao abdome; 5 Maria Clara Viana 2021.1 Músculos intercostais externos: contraem e tracionam as costelas para cima e para fora. Músculos escalenos e esternocleidomastóideo: contribuem levantando o esterno e as costelas superiores. Expiração: Para que a expiração ocorra, a pressão dentro dos pulmões precisa ser maior que a pressão atmosférica e, para isso, o volume da caixa torácica diminui, com a ajuda de músculos a depender da expiração: Expiração passiva: a retração elástica dos pulmões e da caixa torácica leva o diafragma e as costelas para as suas posições originais relaxadas, da mesma maneira que um elástico esticado retorna ao seu tamanho original quando é solto. Expiração ativa: ocorre durante exalação voluntária e usa os músculos intercostais internos (atuam como antagonistas em relação aos externos) e os músculos abdominais (auxiliam no movimento do diafragma). Músculos expiratórios O TRABALHO RESPIRATÓRIO Complacência: é a habilidade do pulmão de se estirar. Elastância: capacidade de resistir à deformação mecânica. Para que o pulmão expanda é necessária uma força maior que a elastância dos pulmões. Inversamente proporcionais 6 Maria Clara Viana 2021.1 Nos pulmões, o surfactante diminui a tensão superficial do líquido alveolar e, assim, diminui a resistência do pulmão ao estiramento. Resistência das vias aéreas: o raio constitui o principal determinante desse fator. Considerando que os bronquíolos são tubos colapsáveis, com decréscimo do seu diâmetro, eles se tornam outro determinante na resistência das vias aéreas. Broncoconstrição: aumenta a resistência ao fluxo de ar e diminui a quantidade de ar “novo” que alcança os alvéolos. Broncodilatação: causada pelo relaxamento do músculo liso bronquiolar. Não existe inervação simpática significativa dos bronquíolos humanos. Contudo, o músculo liso dos bronquíolos é bem suprido com receptores beta-2 que respondem à adrenalina. A estimulação dos receptores beta-2 relaxa o músculo liso da via aérea, resultando em broncodilatação. Esse reflexo é utilizado terapeuticamente no tratamento da asma e de várias reações alérgicas caracterizadas por liberação de histamina e broncoconstrição. Doenças restritivas: relacionadas com a redução do volume pulmonar. Doenças obstrutivas: se relacionam com a passagem do ar. TROCA DE GASES Se a difusão dos gases entre os alvéolos e o sangue é significativamente prejudicada, ou se o transporte de oxigênio no sangue é inadequado, o sujeito entra em hipóxia (estado de muito pouco oxigênio nos tecidos). A hipóxia é frequentemente (mas não sempre) acompanhada de hipercapnia, isto é, uma concentração elevada de dióxido de carbono. Essas duas condições são sinais clínicos, não doenças, e os médicos precisam de informações adicionais para definir a sua causa. À medida que a ventilação alveolar aumenta durante a hiperventilação, a PO2 alveolar aumenta, e a PCO2 alveolar diminui. Durante a hipoventilação, quando menos ar “novo” entra nos alvéolos, a PO2 diminui, e a PCO2 aumenta. 7 Maria Clara Viana 2021.1 TRANSPORTE DE GASES NO SANGUE O O2 é pouco solúvel no plasma, portanto, em sua maioria (98%), é transportado ligado à hemoglobina. Menos de 2% é transportado livre no plasma. O CO2 é subproduto da respiração celular. A PCO2 elevada causa hipercapnia, faz o Ph diminuir, levando à uma acidose. O dióxido de carbonoé mais solúvel nos fluidos corporais do que o oxigênio, porém as células produzem muito mais CO2 do que a capacidade de solubilização plasmática desse gás. Apenas cerca de 7% do CO2 está dissolvido no plasma do sangue venoso. O restante, aproximadamente 93%, difunde-se para os eritrócitos, sendo que 23% desse conteúdo se liga à hemoglobina (HbCO2) e 70% são convertidos em bicarbonato (HCO3 ), como explicado a seguir. A difusão corresponde ao movimento de uma molécula de uma região de maior concentração para uma menor concentração. No caso dos gases da respiração, a inversão de pressão e gradientes garantem a eficiência do transporte. Barreira de difusão entre o pulmão e o sangue 8 Maria Clara Viana 2021.1 CONTROLE DA VENTILAÇÃO De modo geral, a respiração é involuntária, mas pode ser modulada; O controle se dar no tronco encefálico. A rede neural do tronco encefálico que controla a respiração se comporta como um gerador de padrão central, com atividade rítmica intrínseca, que provavelmente é decorrente de neurônios marca-passo com potenciais de membrana instáveis. As entradas sensoriais derivadas de alterações do CO2 e de outros quimiorreceptores aumenta essa complexidade. 9 Maria Clara Viana 2021.1 Quimiorreceptores periféricos: Quando as células especializadas tipo 1 ou células glomais nos corpos carotídeos são ativadas por uma diminuição na ou no pH ou por um aumento da PCO2, elas desencadeiam um aumento reflexo da ventilação. Quimiorreceptores centrais: Esses receptores ajustam o ritmo respiratório, fornecendo um sinal de entrada contínuo para a rede de controle. Quando a PCO2 arterial aumenta, o CO2 atravessa a barreira hematencefálica e ativa os quimiorreceptores centrais. Esses receptores sinalizam para a rede neural de controle da respiração, provocando um aumento na frequência e na profundidade da ventilação, melhorando, assim, a ventilação alveolar e a remoção de CO2 do sangue. contribuições do sistema respiratório ciclo respiratório o trabalho respiratório troca de gases transporte de gases no sangue controle da ventilação