Sistema Respiratório

Prévia do material em texto

As células do corpo usam oxigênio (O2) continuamente para as reações metabólicas que liberam energia e produzem ATP. Ao mesmo tempo, estas reações liberam dióxido de carbono (CO2), como o excesso de CO2 provoca acidez que pode ser tóxica para as células, esse excesso então precisa ser eliminado rapidamente. Os sistemas circulatório e respiratório cooperam para fornecer O2 e eliminar CO2.
Hematose: É a difusão e o transporte do O2 e do CO2.
ANATOMIA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO
Estruturalmente: (1) O sistema respiratório superior inclui o nariz, a cavidade nasal, a faringe e estruturas associadas; (2) o sistema respiratório inferior inclui a laringe, a traqueia, os brônquios e os pulmões.
O sistema respiratório é constituído e passa pelo nariz, faringe, laringe, traqueia, brônquios e pulmões.
Ao percorrer esse caminho, ele passa pelas três zonas que compõem o sistema respiratório dos mamíferos: zonas de transporte, de transição e respiratória.
AS TRÊS ZONAS FUNCIONAIS DO PULMÃO
- Zona de transporte trajeto onde o ar é filtrado, umidificado e aquecido até entrar em equilíbrio com a temperatura corporal. As vias respiratórias superiores recolhem o ar, protegendo o sistema respiratório contra o ressecamento, o desequilíbrio térmico e a agressão por partículas poluentes de grande tamanho. A árvore traqueobrônquica, a espessura da parede brônquica diminui com as sucessivas gerações. 
- Zona de transição aparecimento de sacos alveolares. Canais de Lambert, são pequenos orifícios que permitem a comunicação entre os bronquíolos e os alvéolos adjacentes.
- Zona respiratória locais de trocas gasosas entre o ar e o sangue. Ácino pulmonar é a unidade funcional respiratória do pulmão.
UNIDADE ALVÉOLO-CAPILAR
Unidade alvéolo-capilar é o principal sítio de trocas gasosas, para se efetuar adequadamente a circulação pulmonar precisa ser muito rica em vasos sanguíneos. O espaço entre a membrana epitelial alveolar e o endotélio capilar é denominado interstício. A superfície alveolar é constituída pelos pneumócitos tipo I e tipo II e pelo macrófago alveolar. O pneumócito tipo I ou célula alveolar escamosa é uma célula epitelial de revestimento. O pneumócito tipo II ou célula alveolar granular, essa célula contém muitas organelas celulares com corpúsculos lamelares, que armazenam e secretam surfactante que recobre a superfície alveolar, reduzindo a tensão superficial.
INERVAÇÃO DO SISTEMA RESPIRATÓRIO
Os músculos esqueléticos da parede torácica e diafragma são inervados pelo sistema nervoso somático, enquanto a inervação dos pulmões e vias respiratórias é basicamente autônoma. Quatro são os componentes do sistema nervoso autônomo que inervam o sistema respiratório: sistemas parassimpáticos, simpático, não-adrenérgico não-colinérgico (NANC) inibitório e NANC excitatório. A atividade basal parassimpática é responsável pelo tônus broncomotor. O sistema NANC inibitório é responsável pelo relaxamento dos músculos lisos das vias respiratórias, sendo o óxido nítrico o neurotransmissor responsável por esse efeito.
ESTRUTURAS ENVOLVIDAS NA PRODUÇÃO DA VOZ
A túnica mucosa da laringe forma dois pares de pregas: um par superior chamado de pregas vestibulares (cordas vocais falsas) e um par inferior chamado de pregas vocais (cordas vocais verdadeiras). O espaço entre as pregas vestibulares é conhecido como rima do vestíbulo. O ventrículo da laringe atua no prender a respiração contra a pressão na cavidade torácica, como pode ocorrer quando uma pessoa faz força para levantar um objeto pesado.
IRRIGAÇÃO SANGUÍNEA DOS PULMÕES
Uma característica única dos vasos sanguíneos pulmonares é a sua constrição (aperto) em resposta à hipoxia (baixo nível de O2) localizada. Nos pulmões, a vasoconstrição em resposta à hipoxia desvia sangue pulmonar de áreas dos pulmões com pouca ventilação para regiões bem ventiladas conhecido como equilíbrio ventilação-perfusão.
VENTILAÇÃO PULMONAR
1. A ventilação pulmonar, ou respiração, é a inspiração (inalação) e expiração (exalação) do ar e envolve a troca de ar entre a atmosfera e os alvéolos dos pulmões.
2. A respiração externa (pulmonar) é a troca de gases entre os alvéolos dos pulmões e o sangue nos capilares pulmonares. Neste processo, o sangue capilar pulmonar ganha O2 e perde CO2.
3. A respiração interna (tecidual) é a troca de gases entre o sangue nos capilares sistêmicos e as células teciduais, nesta etapa, o sangue perde O2 e ganha CO2. Dentro das células, durante a produção de ATP são denominadas respiração celular.
MUDANÇAS DE PRESSÃO DURANTE A VENTILAÇÃO PULMONAR
O ar se move para dentro dos pulmões quando a pressão de ar intrapulmonar é menor do que na atmosfera. O ar se move para fora dos pulmões quando a pressão de ar intrapulmonar é maior do que a pressão do ar na atmosfera.
VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
Eupneia é a respiração normal, sem qualquer sensação subjetiva de desconforto. 
Taquipnéia o aumento da freqüência respiratória e bradipnéia, sua redução. 
Quando a quantidade de gás mobilizada a cada ciclo respiratório está elevada, denomina-se hiperpnéia, e, quando diminuído, hipopnéia. 
O aumento da ventilação, além das necessidades metabólicas de um indivíduo, é denominado hiperventilação, enquanto a diminuição da ventilação é chamada hipoventilação.
Quando o indivíduo para a respiração ao final de uma expiração basal diz-se que ele está em apnéia, entretanto, se a interrupção ocorre ao final da inspiração denomina-se apneuse. 
Dispnéia, sensação de dificuldade respiratória.
· Espirógrafo é um aparelho que permite determinar volumes e capacidades pulmonares. 
ESPAÇO MORTO ANATÔMICO
O volume de gás contido nas vias respiratórias de condução (do nariz aos bronquíolos terminais) corresponde ao espaço morto anatômico. Logo, não há trocas gasosas nesse segmento das vias respiratórias. Em cada inspiração, cerca de 2/3 do volume corrente alcançam os alvéolos e o 1/3 final fica retido no espaço morto. O espaço morto anatômico não se modifica, a não ser que parte do pulmão seja removida ou que uma via respiratória artificial (tubo traqueal ou de traqueostomia) seja inserida.
ESPAÇO MORTO FISIOLÓGICO
O espaço morto fisiológico é a soma do espaço morto anatômico com outros volumes gasosos pulmonares que não participam da troca de gases. Em indivíduos normais, o volume do espaço morto anatômico e fisiológico é sempre o mesmo. Entretanto, em pacientes com doenças respiratórias, o espaço morto fisiológico é sempre maior do que o anatômico.
VENTILAÇÃO TOTAL E VENTILAÇÃO ALVEOLAR
Ventilação total é o volume total de gás expirado por minuto. O volume de ar que entra no pulmão é discretamente maior do que aquele expirado.
Ventilação alveolar é a quantidade de gás que entra ou sai dos alvéolos por minuto, o aporte de O2 e a remoção de CO2 são assegurados pela ventilação alveolar.
PULMÃO E VENTILAÇÃO PULMONAR
Os pulmões são separados da parede torácica pelo espaço pleural. Cada pulmão tem acoplado a si a pleura visceral, recobrindo o mediastino, o diafragma e a face interna da caixa torácica (pleura parietal). Na capacidade residual funcional o pulmão tende a se retrair, ao passo que a parede torácica tende a se expandir. A pressão intrapleural, no ponto de equilíbrio elástico do sistema respiratório, é sempre "negativa". Quando uma das superfícies pleurais se rompe haverá comunicação do espaço pleural com o meio, os pulmões irão se separar da parede torácica, isto é, a parede torácica tenderá à expansão e o pulmão à retração, a essa condição denomina-se pneumotórax.
MÚSCULOS ACESSÓRIOS
Os músculos acessórios são recrutados quando a demanda ventilatória excede a capacidade dos músculos respiratórios primários da inspiração ou quando houver disfunção de algum deles. Um importante músculo acessório da inspiração é o esternocleidomastóideo. 
Tetraplégicos com lesão alta também apresentam participação de vários músculos do pescoço na inspiração. Os músculos abdominais também podem funcionar como músculos acessórios da inspiração durante hiperventilação, exercício e na paralisia diafragmática, como tanto a inspiraçãotranquila normal quanto a inspiração envolvem a contração muscular, o processo de inspiração é dito ativo.
INSPIRAÇÃO: AR ENTRA
· Durante a inspiração, o diafragma se contrai, o tórax se expande, os pulmões são puxados para fora e a pressão alveolar diminui. Durante a expiração, o diafragma relaxa, os pulmões recuam para dentro e a pressão nos alvéolos aumenta, forçando o ar para fora dos pulmões.
A pressão de um gás em um recipiente fechado é inversamente proporcional ao volume do recipiente. Isto significa que se o tamanho de um recipiente fechado for aumentado, a pressão do gás no interior do recipiente diminui, esta relação inversa entre o volume e a pressão, chamada de lei de Boyle.
EXPIRAÇÃO: AR SAI
A expiração é comumente passiva durante a respiração basal. Esse processo é lentificado e suavizado pela desativação lenta e gradual dos músculos inspiratórios. Os músculos expiratórios contraem-se ativamente durante exercício, na obstrução moderada á grave das vias respiratórias e na fadiga.
A elasticidade é uma propriedade física da matéria que permite ao corpo retomar à sua forma original após ter sido deformado por uma força sobre ele aplicada. Um corpo perfeitamente elástico, como uma mola, obedecerá à lei de Hooke.
Duas forças dirigidas para dentro contribuem para a retração elástica: (1) a retração das fibras elásticas que foram distendidas durante a inspiração e (2) a força para dentro da tensão superficial decorrente da película de líquido alveolar.
COMPLACÊNCIA DOS PULMÕES
A complacência se refere a quanto esforço é necessário para distender os pulmões e a parede torácica. Uma complacência alta significa que os pulmões e a parede torácica se expandem facilmente, enquanto uma complacência baixa significa que eles resistem à expansão.
RESISTÊNCIA DAS VIAS RESPIRATÓRIAS
A resistência das vias respiratórias depende da geometria da árvore traqueobrônquica. O local de maior resistência é em tomo dos brônquios segmentares e subsegmentares, e os bronquíolos mais finos contribuem relativamente com pouca resistência, à medida que o volume pulmonar aumenta, a resistência das vias respiratórias se eleva.
A resistência tecidual é determinada pelo atrito entre as moléculas do tecido pulmonar durante os movimentos respiratórios. A resistência tecidual depende da velocidade do deslocamento.
PROPRIEDADES ELÁSTICAS DO PULMÃO
Todas as estruturas do pulmão (vasos, bronquíolos e alvéolos) encontram-se interligadas pela trama de tecido conjuntivo pulmonar, de forma que, durante a inspiração, todos esses componentes se dilatam. Esse fenômeno é denominado interdependência e contribui para manter todos os alvéolos abertos.
Uma fina camada de líquido alveolar reveste a face luminal dos alvéolos e exerce uma força conhecida como tensão superficial. O surfactante (uma mistura de fosfolipídios e lipoproteínas) presente no líquido alveolar reduz a sua tensão superficial abaixo da tensão superficial da água pura. A deficiência de surfactante em prematuros provoca a síndrome da angústia respiratória do recém-nascido.
LEIS
De acordo com a lei de Dalton, cada gás em uma mistura de gases exerce a sua própria pressão como se não houvesse outros gases.
A lei de Henry afirma que o volume de um gás que se dissolve em um líquido é proporcional à pressão parcial do gás e à sua solubilidade.
RESPIRAÇÃO EXTERNA E INTERNA
- A respiração externa ou troca gasosa pulmonar é a liberação do O2 do ar nos alvéolos pulmonares para o sangue dos capilares pulmonares e a difusão do CO2 na direção oposta. A respiração externa nos pulmões converte o sangue venoso (discretamente depletado de O2) que vem do lado direito do coração em sangue oxigenado (saturado com O2) que retorna para o lado esquerdo do coração. 
P = pressão 
Na respiração externa conforme o sangue flui pelos capilares pulmonares... 
1. Capta O2 do ar alveolar e descarrega CO2 no ar alveolar
2. O O2 se espalha do ar alveolar para o sangue nos capilares pulmonares, onde a PO2 é de apenas 40 mmHg em uma pessoa em repouso (se você está se exercitando a PO2 será ainda menor). 
3. A propagação continua até que a PO2 do sangue capilar pulmonar aumente para coincidir com a PO2 do ar alveolar, 105 mmHg. 
4. Como o sangue que sai dos capilares pulmonares próximos dos alvéolos se mistura com um pequeno volume de sangue que fluiu pelas partes condutoras do sistema respiratório, onde não podem ocorrer trocas gasosas, a PO2 do sangue nas veias pulmonares é discretamente menor do que a PO2 nos capilares pulmonares, de aproximadamente 100 mmHg. 
Enquanto o O2 está se difundindo do ar alveolar para o sangue desoxigenado...
1. O CO2 está se difundindo no sentido oposto. 
2. A PCO2 do sangue venoso é de 45 mmHg em uma pessoa em repouso, e a PCO2 do ar alveolar é de 40 mmHg. 
3. Em decorrência dessa diferença na PCO2, o dióxido de carbono se difunde do sangue oxigenado para os alvéolos até que a PCO2 do sangue diminua para 40 mmHg. 
4. A expiração mantém a PCO2 alveolar em 40 mmHg. 
5. O sangue oxigenado retorna para o lado esquerdo do coração pelas veias pulmonares, portanto, tem uma PCO2 de 40 mmHg. 
Existem muitos capilares próximos dos alvéolos nos pulmões, e o sangue flui por estes capilares lentamente o suficiente para captar o máximo de O2. Durante o exercício vigoroso, quando o débito cardíaco aumenta, o sangue flui mais rapidamente pelas circulações sistêmica e pulmonar. Como resultado, o tempo de trânsito do sangue nos capilares pulmonares é mais curto. Em doenças que diminuem a taxa de difusão de gases, o sangue não é capaz de entrar em equilíbrio completo com o ar alveolar, especialmente durante o exercício, quando isso acontece, a PO2 declina e a PCO2 aumenta no sangue arterial sistêmico.
- A troca de O2 e CO2 entre os capilares sistêmicos e as células teciduais é chamada de respiração interna ou trocas gasosas sistêmicas, ao contrário da respiração externa, que ocorre somente nos pulmões, a respiração interna ocorre nos tecidos de todo o corpo
1. Conforme o O2 deixa a corrente sanguínea, o sangue oxigenado é convertido em sangue venoso. 
2. A PO2 do sangue bombeado para os capilares sistêmicos é maior (100 mmHg) do que a PO2 nas células teciduais (40 mmHg em repouso), porque as células usam constantemente O2 para produzir ATP. 
3. Em razão desta diferença de pressão, o oxigênio se difunde para fora dos capilares em direção às células teciduais e a PO2 do sangue cai para 40 mmHg 
Enquanto o O2 se difunde dos capilares sistêmicos para as células teciduais...
1. O CO2 se difunde no sentido contrário. 
2. Dado que as células teciduais estão constantemente produzindo CO2, a PCO2 das células (45 mmHg em repouso) é maior do que a do sangue capilar sistêmico (40 mmHg). 
3. Então o CO2 se difunde pelo líquido intersticial para os capilares sistêmicos até que a PCO2 no sangue aumenta para 45 mmHg. 
4. O sangue desoxigenado então retorna para o coração e é bombeado para os pulmões para outro ciclo de respiração externa.
A TAXA DE TROCAS GASOSAS PULMONAR E SISTÊMICA DEPENDE DE VÁRIOS FATORES:
Diferença de pressão parcial dos gases. A taxa de difusão de PO2 alveolar deve ser superior à PO2 arterial para que o oxigênio se difunda do ar alveolar para o sangue. Com o aumento da altitude, a pressão atmosférica total diminui, a PO2 alveolar diminui, e o O2 se difunde para o sangue mais lentamente, ou seja, ocorre uma hiperventilação – decorrente de um menor nível de oxigênio no sangue
Área de superfície disponível para as trocas gasosas. a área de superfície dos alvéolos é enorme. Qualquer distúrbio pulmonar que diminua a área de superfície funcional das membranas respiratórias reduz a frequência respiratória externa. No enfisema pulmonar por exemplo, as paredes alveolares se desintegram, de modo que a área de superfície é menor do que o normal e as trocas gasosas pulmonares são desaceleradas.
Distância de difusão. A membrana respiratória é muito fina, de modo que a difusão ocorre rapidamente, além disso, os capilares são tão estreitos que os eritrócitos precisam passar por eles em filaindiana, o que reduz a distância de difusão do espaço do ar alveolar para a hemoglobina no interior dos eritrócitos. O acúmulo de líquido intersticial entre os alvéolos, como ocorre no edema pulmonar diminui a taxa de trocas gasosas, porque aumenta a distância de difusão.
Peso molecular e solubilidade dos gases. Como o peso molecular do O2 é inferior ao do CO2, a solubilidade do CO2 na porção líquida da membrana respiratória é aproximadamente 24 vezes maior do que a do O2. Considerando estes dois fatores, a difusão líquida do CO2 para fora ocorre 20 vezes mais rapidamente do que a difusão líquida do O2 para dentro. 
TRANSPORTE DE OXIGÊNIO
O oxigênio não se dissolve facilmente em água, de modo que somente aproximadamente 1,5% do O2 inspirado está dissolvido no plasma sanguíneo. Aproximadamente 98,5% do O2 no sangue está ligado à hemoglobina nos eritrócitos.
Uma das funções da hemoglobina é a de manter a pressão do oxigênio nos tecidos em torno de 20 a 45 mm Hg, funciona COMO TAMPÃO DE OXIGÊNIO NOS TECIDOS.
Os pigmentos respiratórios aumentam a capacidade do sangue de transportar O2.
RELAÇÃO ENTRE A HEMOGLOBINA E A PRESSÃO PARCIAL DE OXIGÊNIO
Quando a hemoglobina reduzida (Hb) é completamente convertida em oxi­hemoglobina (Hb­O2), diz­se que a hemoglobina está totalmente saturada. Quando a PO2 está alta, a hemoglobina se liga a grandes quantidades de O2 e está quase 100% saturada. Quando a PO2 está baixa, a hemoglobina está apenas parcialmente saturada. Ou seja, conforme a PO2 aumenta, mais O2 se liga à hemoglobina até que todas as moléculas de hemoglobina disponíveis estejam saturadas
Outros fatores que afetam a afinidade da hemoglobina ao oxigênio:
· Acidez (pH). Conforme a acidez aumenta (pH diminui), a afinidade da hemoglobina ao O2 diminui.
· Pressão parcial de dióxido de carbono. O CO2 também pode se ligar à hemoglobina, conforme a PCO2 sobe, a hemoglobina libera O2 mais facilmente.
· Temperatura. Conforme a temperatura aumenta, a afinidade da hemoglobina ao O2 diminui.
A hemoglobina fetal tem maior afinidade ao O2 do que a hemoglobina adulta.
Transporte de dióxido de carbono CO2:
· CO2 dissolvido. Uma pequena porcentagem – está dissolvida no plasma sanguíneo. Ao alcançar os pulmões, o CO2 dissolvido se difunde no ar alveolar e é expirado (saída do ar dos pulmões).
· Compostos carbamino. Uma porcentagem um pouco mais elevada, combina­se aos grupos amina dos aminoácidos, e proteínas no sangue para formar compostos carbamino.
· Íons bicarbonato. O maior percentual de CO2, é transportado no plasma sanguíneo como íons bicarbonato (HCO3–).
A quantidade de CO2 que pode ser transportada no sangue é influenciada pela porcentagem de saturação da hemoglobina com oxigênio. Quanto menor a quantidade de oxi­hemoglobina (Hb­O2), maior a capacidade de transporte de CO2 do sangue, uma relação conhecida como efeito de Haldane.
CENTRO RESPIRATÓRIO BULBAR
O centro respiratório bulbar é composto por duas coleções de neurônios chamados de grupo respiratório dorsal (GRD), antigamente chamado de área inspiratória, e o grupo respiratório ventral (GRV), antigamente chamado de área expiratória. 
Durante a respiração tranquila normal, neurônios do GRD produzem impulsos que começam fracos, aumentam em força por aproximadamente 2s e então cessam completamente.
Localizado no GRV está um aglomerado de neurônios chamado de complexo pré­Bötzinger, que se acredita ser importante na geração do ritmo respiratório. Durante a respiração tranquila normal, o grupo respiratório ventral está inativo; durante a respiração forçada o grupo respiratório dorsal ativa o grupo respiratório ventral.
A interrupção da inspiração pode ocorrer, por exemplo, por ação de estruturas pontinas antigamente chamado de área pneumotáxica, é uma coleção de neurônios na ponte, que quando ativados, enviam informações ao centro respiratório por meio do nervo vago e interrompem a inspiração. Esse reflexo de insuflação pulmonar que interrompe a rampa inspiratória é denominado reflexo de Hering-Breuer.
REGULAÇÃO DO CENTRO RESPIRATÓRIO
A atividade do centro respiratório pode ser modificada em resposta às informações provenientes de outras regiões do encéfalo, a fim de manter a homeostasia da respiração.
Influências corticais na respiração: Como o córtex cerebral tem conexões com o centro respiratório, podemos alterar voluntariamente nosso padrão respiratório. Podemos até mesmo parar de respirar completamente por um curto período de tempo. O controle voluntário é protetor, pois nos possibilita evitar que água ou gases irritantes entrem nos pulmões.
Regulação da respiração por quimiorreceptores: Determinados estímulos químicos modulam quão rapidamente e quão profundamente respiramos, o sistema respiratório atua para manter níveis adequados de CO2 e O2 e é muito sensível a mudanças nos níveis desses gases nos líquidos corporais. Os neurônios sensitivos que são sensíveis a produtos químicos, os chamados quimiorreceptores. Os quimiorreceptores centrais respondem a mudanças na concentração de H+ ou PCO2, ou ambos, no líquido cerebrospinal. 
RECEPTORES DE IRRITAÇÃO E RECEPTORES J
Receptores de irritação, localizados nas vias respiratórias superiores e inferiores, são responsáveis pela detecção de substâncias indesejáveis, portanto, têm a função de proteger. Já receptores J provocam taquipneia (respiração acelerado).
REFLEXO DE INSUFLAÇÃO
Similares aos dos vasos sanguíneos, receptores sensíveis ao estiramento chamados barorreceptores ou receptores de estiramento estão localizados nas paredes dos brônquios e bronquíolos. 
Quando estes receptores são distendidos durante a hiperinsuflação (volume de ar retido no pulmão) dos pulmões, impulsos nervosos são enviados pelo nervo vago (X) para o grupo respiratório dorsal (GRD) no centro respiratório bulbar. Em resposta, o GRD é inibido e os músculos diafragma e intercostais externos relaxam. Assim, a inspiração adicional é interrompida e a expiração começa. Conforme o ar sai dos pulmões durante a expiração, os pulmões se esvaziam e os receptores de estiramento não são mais estimulados, assim, o GRD não é mais inibido, e começa uma nova inspiração.
Acidose respiratória é o acúmulo de dióxido de carbono (CO 2) (hipercapnia) decorrente de diminuição de frequência respiratória (hipoventilação).
Alcalose respiratória é um desequilíbrio ácido-básico causado por respiração alveolar aumentada (hiperventilação), levando a uma concentração diminuída de dióxido de carbono (PaCO2).