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Sistema Respiratório INTRODUÇÃO O sistema respiratório é constituído pelo nariz, pela faringe, pela laringe, pela traqueia, pelos brônquios e pelos pulmões. Estruturalmente, o aparelho respiratório é constituído por duas partes: o sistema respiratório superior inclui o nariz, a cavidade nasal, a faringe e estruturas associadas; e o sistema respiratório inferior inclui a laringe, a traqueia, os brônquios e os pulmões. NARIZ O nariz é um órgão especializado no sistema respiratório que consiste em uma parte externa visível e uma parte interna (intracraniana) chamada de cavidade nasal. A parte externa do nariz é a parte visível na face; consiste em uma estrutura de suporte constituída por osso e cartilagem hialina recoberta por músculo e pele e revestida por túnica mucosa. Os componentes da estrutura cartilaginosa são a cartilagem do septo nasal, que forma a parte anterior do septo nasal; as cartilagens nasais acessórias inferiormente aos ossos nasais; e as cartilagens alares, que formam uma parte das paredes das narinas. Como é formada por cartilagem hialina maleável, a estrutura cartilaginosa do nariz é um pouco flexível. As estruturas internas do nariz têm três funções: • Aquecimento, umidificação e filtragem do influxo de ar. • Detecção de estímulos olfatórios. • Modificação das vibrações da fala à medida que elas passam pelas grandes e ocas câmaras de ressonância. A ressonância se refere a prolongar, amplificar ou modificar um som pela vibração. A cavidade nasal se encontra inferiormente ao osso nasal e superiormente à cavidade oral, e está alinhada ao músculo e à túnica mucosa. Uma estrutura vertical, o septo nasal, divide a cavidade nasal nos lados direito e esquerdo. A parte anterior do septo nasal é composta principalmente por cartilagem hialina, o restante é formado pelos ossos vômer, lâmina perpendicular do etmoide, maxila e palatinos. As estruturas ósseas e cartilagíneas do nariz ajudam a manter o vestíbulo do nariz e a cavidade nasal pérvios, ou seja, desobstruídos. A cavidade nasal está dividida em uma parte respiratória inferior maior e um parte olfatória superior menor. A região respiratória é revestida por epitélio colunar pseudoestratificado ciliado com diversas células caliciformes, que é frequentemente chamada de epitélio respiratório. A parte anterior da cavidade nasal logo no interior das narinas, chamada de vestíbulo do nariz, é circundada por cartilagem; a parte superior da cavidade nasal é circundada por osso. FARINGE Também conhecido como garganta, é um tubo em forma de funil com aproximadamente 13 cm de comprimento que começa nos cóanos e se estende para o nível da cartilagem cricóidea (cartilagem mais inferior da laringe). A faringe encontra-se discretamente posterior às cavidades nasal e oral, superior à laringe, e imediatamente anterior às vértebras cervicais. Sua parede é constituída por músculos esqueléticos (relaxados ajudam a manter a faringe patente e sua contração auxilia na deglutição) e é revestida por túnica mucosa. • A faringe atua como uma passagem para o ar e comida. • Fornece uma câmara de ressonância para os sons da fala. • Abriga as tonsilas, que participam das reações imunológicas contra invasores estranhos. A faringe pode ser dividida em três regiões anatômicas: • parte nasal da faringe (chamada nasofaringe), • parte oral da faringe (chamada orofaringe) • parte laríngea da faringe (chamada laringofaringe). A parte superior da faringe, chamada de parte nasal da faringe (parte superior), encontra-se posterior à cavidade nasal e se estende até o palato mole. O palato mole, que forma a porção posterior do céu da boca, é uma partição muscular em forma de arco entre as partes nasal e oral da faringe que é revestida por túnica mucosa. Há cinco aberturas na sua parede: dois cóanos, dois óstios que conduzem às tubas auditivas e a abertura para a parte oral da faringe. Por meio dos cóanos, a parte nasal da faringe recebe o ar da cavidade nasal, juntamente com o muco com pó. A parte nasal da faringe também troca pequenos volumes de ar com as tubas auditivas para equalizar a pressão do ar entre a orelha média e a atmosfera. A parte oral da faringe (parte intermediária), encontra-se posterior à cavidade oral e se estende desde o palato mole inferiormente até o nível do hioide. Ela tem uma abertura para ela, a fauce, a abertura da boca. Esta porção da faringe tem funções respiratórias e digestórias, servindo como uma via comum para o ar, a comida e a bebida. Dois pares de tonsilas, as tonsilas palatina e lingual, são encontradas na parte oral da faringe. A parte laríngea da faringe (parte inferior), começa no nível do hioide. Em sua extremidade inferior, se abre no esôfago posteriormente e na laringe anteriormente. Como é a parte oral da faringe, é tanto uma via respiratória quanto digestória. A parede da faringe é excepcional para o trato alimentar, tem uma lâmina muscular formada apenas por músculo voluntário disposto em uma camada interna de músculo longitudinal e uma camada circular externa. A maior parte do trato alimentar é composta de músculo liso, com uma camada de músculo longitudinal externa e uma camada circular interna. A camada circular externa de músculos faríngeos consiste em três constritores da faringe: superior, médio e inferior. Os músculos longitudinais internos são o palatofaríngeo, o estilofaríngeo e o salpingofaríngeo. Esses músculos elevam a laringe e encurtam a faringe durante a deglutição e a fala LARINGE A laringe, o complexo órgão de produção da voz, é formada por nove cartilagens unidas por membranas e ligamentos e contém as pregas vocais. A laringe está situada na região anterior do pescoço no nível dos corpos das vértebras C III a C VI. Une a parte inferior da faringe (parte laríngea da faringe) à traqueia. Embora seja conhecida mais frequentemente por seu papel como o mecanismo fonador para produção de voz, sua função mais importante é proteger as vias respiratórias, sobretudo durante a deglutição, quando serve como “esfíncter” ou “válvula” do sistema respiratório inferior. O esqueleto da laringe é formado por nove cartilagens: três são ímpares (tireóidea, cricóidea e epiglótica) e três são pares (aritenóidea, corniculada e cuneiforme). A cartilagem tireóidea é a maior das cartilagens; sua margem superior situa-se oposta à vértebra C IV. Os dois terços inferiores de suas duas lâminas fundem-se anteriormente no plano mediano para formar a proeminência laríngea. Essa projeção (“pomo de Adão”) é bem definida em homens, mas raramente é visível em mulheres. Acima dessa proeminência, as lâminas divergem para formar uma incisura tireóidea superior em forma de V. A cartilagem cricóidea tem o formato de um anel de sinete com o aro voltado anteriormente - essa abertura anular da cartilagem permite a passagem de um dedo médio. As cartilagens aritenóideas são cartilagens piramidais pares, com três lados, que se articulam com as partes laterais da margem superior da lâmina da cartilagem cricóidea. A cartilagem epiglótica, formada por cartilagem elástica, confere flexibilidade à epiglote. As cartilagens corniculada e cuneiforme apresentam- se como pequenos nódulos na parte posterior das pregas ariepiglóticas. As cartilagens corniculadas fixam-se aos ápices das cartilagens aritenóideas; as cartilagens cuneiformes não se fixam diretamente em outras cartilagens. A cavidade da laringe é o espaço que se estende desde a entrada da laringe até a margem inferior da cartilagem cricóidea. A parte da cavidade da laringe acima das pregas vestibulares (cordas vocais falsas) é chamada de vestíbulo da laringe. A parte da cavidade da laringe abaixo das pregas vocais échamada de cavidade infraglótica. A epiglote é um segmento grande de cartilagem elástica que é recoberta por epitélio. Existe uma parte inferior (pecíolo epiglótico) que está conectada à margem anterior da cartilagem tireóidea. A parte superior (cartilagem epiglótica) não está presa a nenhuma estrutura e se move para cima e para baixo. A glote é composta por um par de pregas de túnica mucosa, as pregas vocais (cordas vocais verdadeiras) na laringe, e o espaço entre elas é chamado de rima da glote. O fechamento da laringe desta maneira durante a deglutição desvia líquidos e alimentos para o esôfago e os mantêm fora da laringe e das vias respiratórias. Os músculos da laringe são divididos em extrínsecos e intrínsecos. Os músculos extrínsecos da laringe movem a laringe como um todo. Os músculos infra- hióideos abaixam o hioide e a laringe, enquanto os músculos supra-hióideos (e o estilofaríngeo, um músculo da faringe, discutido adiante neste capítulo) são elevadores do hioide e da laringe. Já, os músculos intrínsecos da laringe, movem os componentes da laringe, alterando o comprimento e a tensão das pregas vocais e o tamanho e formato da rima da glote. Todos, com exceção de um, são supridos pelo nervo laríngeo recorrente, um ramo do NC X. TRAQUEIA É uma via tubular para o ar, e está localizada anteriormente ao esôfago e se estende desde a laringe até a margem superior da vértebra T.V, onde se divide em brônquios primários direito e esquerdo. Sua principal função é a condução de ar até os pulmões. As camadas da parede da traqueia, da profunda à superficial, são a (1) túnica mucosa, (2) submucosa, (3) cartilagem hialina e (4) túnica adventícia (composta de tecido conjuntivo areolar). A túnica mucosa da traqueia consiste em uma camada de epitélio colunar pseudoestratificado ciliado e uma camada subjacente de lâmina própria que contém fibras elásticas e reticulares. Ela oferece a mesma proteção contra poeira que a túnica que reveste a cavidade nasal e a laringe. Os 16 a 20 anéis horizontais incompletos de cartilagem hialina se assemelham à letra C, estão empilhados uns sobre os outros e estão ligados por tecido conjuntivo denso. Podem ser palpados através da pele inferiormente à laringe e a parte aberta de cada anel de cartilagem em formato de C está voltada posteriormente em direção ao esôfago e é cruzada por uma membrana fibromuscular. Nessa membrana estão fibras musculares lisas transversais – chamadas músculo traqueal – e tecido conjuntivo elástico, que possibilita que o diâmetro da traqueia mude sutilmente durante a inspiração e a expiração; isso é importante para manter o fluxo de ar eficiente. BRÔNQUIOS Na margem superior da vértebra T V, a traqueia se divide em um brônquio principal direito, que vai para o pulmão direito, e um brônquio principal esquerdo, que vai para o pulmão esquerdo. O brônquio principal direito é mais vertical, mais curto e mais largo do que o esquerdo. Como resultado, um objeto aspirado tem maior probabilidade de entrar e se alojar no brônquio principal direito do que no esquerdo. Tal como a traqueia, os brônquios principais contêm anéis incompletos de cartilagem e são revestidos por epitélio colunar pseudoestratificado ciliado. No ponto em que a traqueia se divide em brônquios principais direito e esquerdo, uma crista interna chamada de carina, é formada por uma projeção da última cartilagem traqueal. A túnica mucosa da carina é uma das áreas mais sensíveis de toda a laringe e traqueia para desencadear um reflexo da tosse. Ao entrar nos pulmões, o brônquio principal se divide formando brônquios menores – os brônquios lobares, uma para cada lobo do pulmão. Os brônquios lobares continuam ramificando-se, formando brônquios ainda menores, chamados brônquios segmentares (existem 10 brônquios segmentares em cada pulmão), que irrigam segmentos broncopulmonares específicos dentro dos lobos. Os brônquios segmentares então se dividem em bronquíolos. Os bronquíolos também se ramificam repetidamente e o menor dos ramos ramifica-se em tubos ainda menores chamados bronquíolos terminais e representam o fim da zona de condução do sistema respiratório. As células exócrinas bronquiolares podem proteger contra os efeitos nocivos de toxinas inaladas e substâncias cancerígenas, produzem surfactante e funcionam como células tronco, que dão origem a várias células do epitélio. PULMÕES São órgãos cônicos pareados na cavidade torácica. Eles são separados um do outro pelo coração e por outras estruturas do mediastino, que dividem a cavidade torácica em duas câmaras anatomicamente distintas. Cada pulmão é fechado e protegido por uma túnica serosa de camada dupla chamada pleura. A camada superficial, chamada de pleura parietal, reveste a parede da cavidade torácica. A camada profunda, a pleura visceral, recobre os pulmões propriamente ditos. Entre a pleura visceral e a pleura parietal há um pequeno espaço, a cavidade pleural, que contém um pequeno volume de líquido lubrificante que é secretado pelas membranas. Este líquido pleural reduz o atrito entre as membranas, o que lhes possibilita deslizar facilmente uma sobre a outra durante a respiração. Cada pulmão possui um ápice e uma base: • ápice: é a extremidade superior arredondada do pulmão que ascende acima do nível da 1º costela até a raiz do pescoço; • base: é a face inferior côncava do pulmão, oposta ao ápice, que acomoda a cúpula ipsilateral do diafragma; A superfície do pulmão apoiada sobre as costelas é a face costal. A face mediastinal (medial) de cada pulmão contém uma região, o hilo do pulmão, por meio da qual os brônquios, os vasos sanguíneos pulmonares, os vasos linfáticos e os nervos entram e saem. Estas estruturas são mantidas unidas pela pleura e tecido conjuntivo. Medialmente, o pulmão esquerdo também contém uma concavidade, a incisura cardíaca, em que o vértice do coração se encontra. Em razão do espaço ocupado pelo coração, o pulmão esquerdo é aproximadamente 10% menor do que o pulmão direito. Embora o pulmão direito seja mais espesso e mais largo, é também um pouco mais curto do que o pulmão esquerdo, porque o diafragma é maior no lado direito, acomodando o fígado que se encontra inferiormente a ele. O pulmão direito apresenta fissuras oblíqua direita e horizontal, que o dividem em três lobos direitos: superior, médio e inferior. O pulmão esquerdo tem uma única fissura oblíqua esquerda, que o divide em dois lobos esquerdos, superior e inferior. r. A margem anterior do pulmão esquerdo tem uma incisura cardíaca profunda, uma impressão deixada pelo desvio do ápice do coração para o lado esquerdo. Essa impressão situa-se principalmente na face anteroinferior do lobo superior e costuma moldar a parte mais inferior e anterior do lobo superior, transformando-a em um processo estreito e linguiforme, a língula, que se estende abaixo da incisura cardíaca e desliza para dentro e para fora do recesso costomediastinal durante a inspiração e a expiração. Cada segmento broncopulmonar dos pulmões tem muitos pequenos compartimentos, chamados lóbulos. Cada lóbulo é envolvido por tecido conjuntivo elástico e contém um vaso linfático, uma arteríola, uma vênula e uma ramificação de um bronquíolo terminal. Os bronquíolos terminais subdividem-se em ramos chamados bronquíolos respiratórios. Eles têm alvéolos, que participam das trocas gasosas, portanto, os bronquíolos respiratórios iniciam a zona respiratória do sistema respiratório. Os bronquíolos respiratórios por sua vez se subdividem em vários (2 a 11) ductos alveolares, que consistem em epitélio escamoso simples. O alvéolo pulmonar é a unidade estrutural básica de troca gasosa no pulmão. Graças à presença dosalvéolos, os bronquíolos respiratórios participam tanto do transporte de ar quanto da troca gasosa. Cada bronquíolo respiratório dá origem a 2 a 11 ductos alveolares, e cada um deles dá origem a 5 a 6 sacos alveolares. Os ductos alveolares são vias respiratórias alongadas, densamente revestidas por alvéolos, que levam a espaços comuns, os sacos alveolares, nos quais se abrem grupos de alvéolos. As paredes dos alvéolos são formadas por dois tipos de células epiteliais alveolares As células alveolares do tipo I (epiteliais escamosas pulmonares), mais numerosas, são células epiteliais escamosas simples que formam um revestimento quase contínuo da parede alveolar. As células alveolares do tipo II, também chamadas células septais. As células alveolares do tipo II, células epiteliais arredondadas ou cúbicas com superfícies livres contendo microvilosidades, secretam líquido alveolar, o que mantém úmida a superfície entre as células e o ar. Incluído no líquido alveolar está o surfactante, uma complexa mistura de fosfolipídios e lipoproteínas. O surfactante reduz a tensão superficial do líquido alveolar, o que diminui a tendência de colabamento dos alvéolos. Associados à parede alveolar estão os macrófagos alveolares, que removem partículas finas de poeira e outros detritos dos espaços alveolares. Também são encontrados fibroblastos, que produzem fibras reticulares e elásticas. Subjacente à camada de células alveolares do tipo I está uma membrana basal elástica. Na face externa dos alvéolos, as arteríolas e vênulas do lóbulo se dispersam em uma rede de capilares sanguíneos que consistem em uma camada única de células endoteliais e membrana basal. • Revestimento das vias aéreas Todo o trato respiratório, exceto parte da faringe, do terço superior do nariz e das unidades respiratórias distais aos bronquíolos terminais, é revestido por células ciliadas entremeadas por células caliciformes secretoras de muco e por outras células secretórias. As células ciliadas são células colunares pseudoestratificadas nas vias aéreas mais calibrosas, tornando-se cuboides nos bronquíolos, onde as células caliciformes tornam-se menos frequentes e são substituídas por outro tipo de célula secretória, a célula de Clara. Essas células secretam proteínas (incluindo apoproteínas surfactantes SpA, SpB e SpD, lipídios, glicoproteínas e moduladores de inflamação. Também atuam como células progenitoras para células de Clara e para células epiteliais ciliadas, metabolizam alguns materiais estranhos e participam do equilíbrio de fluido das vias aéreas. O epitélio ciliado, junto ao muco secretado pelas glândulas ao longo das vias aéreas e as células caliciformes e os produtos secretórios das células de Clara, constitui um importante mecanismo para a proteção do pulmão. HOMEOSTASE E O REFLEXO DA TOSSE O Princípio da Homeostase (de Walter Cannon) estabelece que, dentro de determinados limites, o organismo tende a manter a estabilidade do meio interno (de Claude Bernard), apesar das variações no meio externo. A homeostase, ou homeostasia, é o processo pelo qual o organismo mantém constantes as condições internas necessárias para a vida. O termo é aplicado ao conjunto de processos que previnem variações na fisiologia de um organismo. Embora as condições externas estejam sujeitas as variações, os mecanismos homeostáticos garantem que os efeitos destas mudanças sejam mínimos para os organismos. No homem e outros mamíferos a homeostase ocorre tanto nas células isoladas como nas integradas, nos fluidos corporais, tecidos e órgãos. Assim, a homeostase ocorre em nível celular e corporal. Esse termo se refere à manutenção do equilíbrio dos sistemas do corpo, sobretudo do respiratório que é responsável pelo controle ácido- básico dos componentes do sengue. Por ação do tronco-encefálico, o sistema respiratório tem controle da ventilação a nível pulmonar e alveolar, o que contribui para uma equivalência de gases no organismo. A principal contribuição desse sistema está em auxiliar no pH sanguíneo, no que diz respeito às concentrações de íons de hidrogênio determinantes da acidez ou basicidade local. O íon H+ é também notado como |- log|, o que caracteriza suas concentrações indiretamente proporcionais ao aumento/diminuição do pH. E outras palavras, caso haja um aumento de H+ proveniente do aumento de CO2 produzido pela respiração celular, o pH sanguíneo diminuirá, ou seja, se tornará mais ácido. Caso haja uma diminuição de CO2 resultante na baixa de hidrogênio, o pH aumentará configurando um aspecto alcalino. • REFLEXO DA TOSSE O reflexo da tosse envolve cinco grupos de componentes: receptores de tosse, nervos aferentes, centro da tosse, nervos eferentes e músculos efetores. O mecanismo da tosse requer um complexo arco reflexo iniciado pelo estímulo irritativo em receptores distribuídos pelas vias aéreas e em localização extratorácica. O início deste reflexo dá-se pelo estímulo irritativo que sensibiliza os receptores difusamente localizados na árvore respiratória, e posteriormente ele é enviado à medula. Os receptores da tosse podem ser encontrados em grande número nas vias aéreas altas, da laringe até a carina, e nos brônquios, e podem ser estimulados por mecanismos químicos (gases), mecânicos (secreções, corpos estranhos), térmicos (ar frio, mudanças bruscas de temperatura) e inflamatórios (asma, fibrose cística). Também podem apresentar receptores para tosse a cavidade nasal e os seios maxilares (nervo trigêmio aferente), a faringe (nervo glossofaríngeo aferente), o canal auditivo externo e a membrana timpânica, a pleura, o estômago (nervo vago aferente), o pericárdio e diafragma (nervo frênico aferente), e o esôfago. Os receptores de tosse não estão presentes nos alvéolos e no parênquima pulmonar. Portanto, um indivíduo poderá apresentar uma pneumonia alveolar com consolidação extensa, sem apresentar tosse. Os impulsos da tosse são transmitidos pelo nervo vago até um centro da tosse no cérebro que fica difusamente localizado na medula. Até hoje não se conhece o local exato do centro da tosse. O centro da tosse pode estar presente ao longo de sua extensão, já que ainda faltam evidências significativas capazes de definir sua localização precisa no encéfalo (Figura 1). O reflexo da tosse é iniciado pela irritação dos receptores presentes na faringe, traqueia, carina, pontos de ramificação das grandes vias aéreas e porção distal das pequenas vias aéreas. Esses receptores são ativados por estímulos químicos (ácido, calor e compostos semelhantes à capsaicina) e mecânicos, O reflexo da tosse é composto por vias aferentes, centrais e eferentes. A via eferente é composta por fibras nervosas sensoriais vagais, que estão localizadas no epitélio ciliado das vias aéreas superiores e ramos cardíacos e esofágicos a partir do diafragma. Essas aferências chegam difusamente à medula. Desse local, o estímulo segue para o centro da tosse, localizado na porção superior do tronco cerebral e na ponte. O centro da tosse é controlado por centros corticais superiores e gera eferências que estimulam a musculatura respiratória por meio do nervo vago, nervos frênicos e motores espinhais, para desencadear o reflexo da tosse. Impulsos nervosos aferentes passam das vias respiratórias (principalmente pelo nervo vago) ao bulbo (medula oblonga), onde uma sequência automática de eventos é disparada por circuitos neuronais locais, causando os seguintes efeitos: • inspiração de até 2,5 litros de ar; • fechamento da epiglote e das cordas vocais para aprisionar o ar no interior dos pulmões; • contração forte dos músculos abdominais e dos músculos intercostais internos, empurrando o diafragma e provocando aumento rápido de pressão nos pulmões (de100 mmHg ou mais); • abertura súbita das cordas vocais e da epiglote e liberação do ar dos pulmões sob alta pressão. Desta forma, o ar que é expelido de forma explosiva dos pulmões para o exterior se move tão rapidamente que carrega consigo qualquer material estranho que esteja presente nos brônquios e na traqueia. Tendo dito isso, vamos falar um pouco da manobra de Heimlich. É um procedimento rápido de primeiros socorros para tratar asfixia devido à obstrução das vias aéreas superiores por objetos estranhos como alimento, brinquedo ou outro objeto. O principal ponto da manobra é pressionar o diafragma que é sensível a pressões para estimular o reflexo forçado da tosse. MECÂNICA RESPIRATÓRIA o ar, assim como outros fluidos, movimenta-se de uma região de maior pressão para outra de pressão mais baixa. Portanto, para que o ar possa penetrar nos pulmões ou sair deles deverá ser estabelecida uma diferença de pressão entre a atmosfera e os alvéolos. Isso ocorre graças à contração dos músculos da inspiração, que faz aumentar o volume dos alvéolos, reduzindo assim a pressão alveolar conforme a lei de Boyle. + A taxa de fluxo de ar e o esforço necessário para a respiração também são influenciados pela tensão superficial alveolar, complacência dos pulmões e resistência das vias respiratórias. O processo de troca gasosa no corpo, chamado de respiração, tem três passos básicos: • 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. • A respiração externa (pulmonar) é a troca de gases entre os alvéolos dos pulmões e o sangue nos capilares pulmonares através da membrana respiratória. Neste processo, o sangue capilar pulmonar ganha O2 e perde CO2. • 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, as reações metabólicas que consomem O2 e liberam CO2 durante a produção de ATP são denominadas respiração celular. • INSPIRAÇÃO Pouco antes de cada inspiração, a pressão do ar dentro dos pulmões é igual à pressão do ar na atmosfera, que ao nível do mar é de aproximadamente 760 mmHg ou 1 atm. Para o ar fluir para os pulmões, a pressão alveolar (intrapulmonar) tem de se tornar mais baixa do que a pressão atmosférica, então ela cai de 760 para 758 mmHg. Esta condição é alcançada aumentando o tamanho dos pulmões. As diferenças de pressão causadas por alterações no volume do pulmão forçam o ar para dentro dos pulmões quando inspiramos e expiramos (esta relação inversa entre o volume e a pressão, é chamada de lei de Boyle). Para que a inspiração ocorra, os pulmões precisam se expandir, o que aumenta o volume pulmonar e, assim, diminui a pressão nos pulmões para níveis inferiores aos da pressão atmosférica. O primeiro passo na expansão dos pulmões durante a inspiração envolve a contração do principal músculo inspiratório, o diafragma, com a resistência dos intercostais externos. A contração do diafragma faz com que ele se achate, abaixando a sua cúpula e é responsável por aproximadamente 75% do ar que entra nos pulmões durante a respiração normal. Os próximos músculos mais importantes para inspiração são os intercostais externos. Quando esses músculos se contraem, eles elevam as costelas e como resultado, ocorre um aumento nos diâmetros anteroposterior e lateral da cavidade torácica. Sua contração é responsável por aproximadamente 25% do ar que entra nos pulmões, que forma assim, 100% da inspiração. Durante inspirações profundas e forçadas, os músculos acessórios da inspiração também atuam no aumento do tamanho da cavidade torácica. Os músculos são assim chamados porque têm pouca contribuição, se é que têm alguma, durante a inspiração tranquila normal, mas durante o exercício ou ventilação forçada podem se contrair vigorosamente. Os músculos acessórios da inspiração incluem os músculos esternocleidomastóideos, que elevam o esterno; os músculos escalenos, que elevam as duas primeiras costelas; e o músculo peitoral menor, que eleva as costelas III a V. • EXPIRAÇÃO É também decorrente de um gradiente de pressão, mas neste caso o gradiente é no sentido oposto: a pressão nos pulmões é maior do que a pressão atmosférica. É um processo passivo, pois não há contrações musculares envolvidas. Em vez disso, a expiração resulta da retração elástica da parede torácica e dos pulmões, sendo que ambos têm uma tendência natural de retornar à posição inicial depois de terem sido distendidos. Duas forças dirigidas para dentro contribuem para a retração elástica: a retração das fibras elásticas que foram distendidas durante a inspiração e a força para dentro da tensão superficial decorrente da película de líquido alveolar. A expiração começa quando a musculatura inspiratória relaxa. À medida que o diafragma relaxa, sua cúpula se move superiormente, graças a sua elasticidade. Conforme os músculos intercostais externos relaxam, as costelas são deprimidas. Estes movimentos reduzem os diâmetros vertical, lateral e anteroposterior da cavidade torácica, o que diminui o volume do pulmão. Por sua vez, a pressão alveolar aumenta para aproximadamente 762 mmHg. O ar então flui da área de pressão mais elevada nos alvéolos para a área de pressão mais baixa na atmosfera, formando assim a expiração. A expiração torna-se ativa apenas durante a respiração forçada, como ocorre ao tocar um instrumento de sopro ou durante o exercício. Nestes momentos, os músculos expiratórios (abdominais e intercostais internos) se contraem, o que aumenta a pressão nas regiões abdominal e torácica. A contração dos músculos abdominais move as costelas inferiores para baixo e comprime as vísceras abdominais, forçando assim o diafragma superiormente. Outros três fatores afetam a taxa de fluxo de ar e a facilidade da ventilação pulmonar: a tensão superficial do líquido alveolar, a complacência dos pulmões e a resistência das vias respiratória. → Tensão superficial do líquido alveolar: Uma fina camada de líquido alveolar reveste a face luminal dos alvéolos e exerce uma força conhecida como tensão superficial. No pulmão, a tensão superficial faz com que os alvéolos assumam o menor diâmetro possível. Durante a respiração, a tensão superficial deve ser ultrapassada para expandir os pulmões a cada inspiração. É também responsável por dois terços da retração elástica pulmonar, o que diminui o tamanho dos alvéolos durante a expiração. 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, em que a tensão superficial do líquido alveolar é grandemente aumentada, de modo que muitos alvéolos colabam ao final de cada expiração. Então é necessário grande esforço na próxima inspiração para reabrir os alvéolos colabados. → Complacência: Se refere o 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. Nos pulmões, a complacência está relacionada com dois fatores principais: a elasticidade e a tensão superficial. Os pulmões normalmente têm complacência alta e se expandem facilmente porque as fibras elásticas do tecido pulmonar são facilmente distendidas e o surfactante no líquido alveolar reduz a tensão superficial. → Resistência das vias respiratórias: Do mesmo modo que o sangueflui pelos vasos sanguíneos, a velocidade do fluxo de ar pelas vias respiratórias depende da diferença de pressão e da resistência que é representado por um cálculo: O fluxo de ar é igual à diferença de pressão entre os alvéolos e a atmosfera dividida pela resistência. As paredes das vias respiratórias, especialmente os bronquíolos, oferecem alguma resistência ao fluxo normal de ar para dentro e para fora dos pulmões. A resistência das vias respiratórias então aumenta durante a expiração conforme o diâmetro dos bronquíolos diminui Vale lembrar que, qualquer condição que estreite ou obstrua as vias respiratórias, aumenta a resistência de modo que é necessário mais pressão para manter o mesmo fluxo de ar. A característica da asma brônquica ou da doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) é o aumento da resistência das vias respiratórias decorrente de sua obstrução ou colapso. • VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES Para entender como os pulmões conseguem expandir e retrair durante a ventilação pulmonar e como ocorrem as patologias do sistema respiratório é importante que tenhamos em mente os conceitos e práticas sobre os volumes e capacidades pulmonares, ou seja, os limites inspiratórios e expiratórios. A quantidade de ciclos ventilatórios que realizamos em 1 minuto é chamada frequência respiratória (FR), e em condições normais a FR é de cerca de 12 a 16 respirações por minuto (RPM). Sendo assim, os volumes de ar que entram e saem dos pulmões são extremamente variáveis de acordo com a idade, sexo, atividade física ou doença. Temos 4 volumes que agem sobre os pulmões, são eles: o volume corrente (VC), o volume de reserva inspiratório (VRI), o volume de reserva expiratório (VRE) e o volume residual (VR) 1. O volume corrente é o volume de ar inspirado ou expirado, em cada respiração normal; é de cerca de 500 mililitros no homem adulto. 2. O volume de reserva inspiratório é o volume extra de ar que pode ser inspirado, além do volume corrente normal, quando a pessoa inspira com força total; geralmente, é de cerca de 3.000 mililitros. 3. O volume de reserva expiratório é o máximo volume extra de ar que pode ser expirado na expiração forçada, após o final de expiração corrente normal; normalmente é de cerca de 1.100 mililitros. 4. O volume residual é o volume de ar que fica nos pulmões, após a expiração mais forçada; esse volume é de cerca de 1.200 mililitros. + Vale ressaltar que mesmo depois que o volume de reserva expiratório é expirado, um volume considerável de ar permanece nos pulmões, porque a pressão intrapleural subatmosférica mantém os alvéolos discretamente insuflados, e um pouco de ar permanece nas vias respiratórias não colabáveis. → tentativa voluntaria de tirar todo o ar dos pulmões Já, em relação às capacidades pulmonares, ao descrever os eventos no ciclo pulmonar, algumas vezes, é desejável considerar dois ou mais volumes combinados. Tais combinações são chamadas de capacidades pulmonares. São quatro: 1. A capacidade inspiratória é igual ao volume corrente mais o volume de reserva inspiratório. É a quantidade de ar (cerca de 3.500 mililitros) que a pessoa pode respirar, começando a partir do nível expiratório normal e distendendo os pulmões até seu máximo. 2. A capacidade residual funcional é igual ao volume de reserva expiratório mais o volume residual. É a quantidade de ar que permanece nos pulmões, ao final de expiração normal (cerca de 2.300 mililitros). 3. A capacidade vital é igual ao volume de reserva inspiratório mais o volume corrente mais o volume de reserva expiratório. É a quantidade máxima de ar que a pessoa pode expelir dos pulmões, após primeiro enchê-los à sua extensão máxima e então expirar, também à sua extensão máxima (cerca de 4.600 mililitros). 4. A capacidade pulmonar total é o volume máximo a que os pulmões podem ser expandidos com o maior esforço (cerca de 5.800 mililitros); é igual à capacidade vital mais o volume residual MECANISMOS DE TROCAS GASOSAS E TRANSPORTE DOS GASES SANGUÍNEOS A troca de oxigênio e dióxido de carbono entre o ar alveolar e o sangue pulmonar ocorre por meio da difusão passiva, que é regida pelo comportamento dos gases, como descrito por duas leis dos gases, a lei de Dalton e a lei de Henry. A lei de Dalton é importante para a compreensão de como os gases reduzem seus gradientes de pressão por difusão e, a lei de Henry, ajuda a explicar como a solubilidade de um gás se relaciona com a sua difusão. 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 pressão de um gás específico em uma mistura é chamada de pressão parcial (Px) e a pressão total da mistura é calculada simplesmente adicionando-se todas as pressões parciais. Por exemplo, o ar atmosférico é uma mistura de gases – nitrogênio (N2), oxigênio (O2), argônio (Ar), dióxido de carbono (CO2), volumes variáveis de vapor de água (H2O), além de outros gases presentes em pequenas quantidades. Então, a pressão atmosférica é a soma das pressões parciais de todos estes gases. Agora, por que estudar essas pressões parciais? Simplesmente porque elas determinam o movimento de O2 e CO2 entre a atmosfera e os pulmões, entre os pulmões e o sangue, e entre as células do sangue e o corpo. Cada tipo de gás se difunde através da membrana permeável da área em que sua pressão parcial é maior para a área em que sua pressão parcial é menor. Quanto maior a diferença na pressão parcial, mais rápida será a velocidade de difusão. Em relação à lei de Henry, ela afirma que o volume de um gás que se dissolve em um líquido é proporcional à pressão parcial do gás e à sua solubilidade. Nos líquidos corporais, a capacidade de um gás de ficar em solução é maior quando a sua pressão parcial é maior e quando ele tem elevada solubilidade em água. Quanto maior a pressão parcial de um gás em um líquido e mais elevada a sua solubilidade, mais gás vai ficar em solução. Agora, novamente, por que ter conhecimento dessa lei? Vou explicar com uma aplicação clínica. A principal aplicação clínica da lei de Henry está na oxigenação hiperbárica, que consiste no uso da pressão para fazer com que mais O2 se dissolva no sangue. É uma técnica efetiva no tratamento de pacientes infectados por bactérias anaeróbias, como aquelas que causam o tétano e a gangrena. A pessoa submetida à oxigenação hiperbárica é colocada em uma câmara hiperbárica, que contém O2 a uma pressão superior a 1 atm (760 mmHg). Conforme os tecidos do corpo captam o O2, as bactérias são mortas. + tratamento para desbridamento de áreas necrosadas pela doença faciíte necrosante. Causada por bactérias, principalmente, Streptococcus hemolítico do grupo A e Staphylococcus aureus. • TRANSPORTE DE O2 É o transporte onde o oxigênio se difunde no sangue. O O2 se difunde do ar alveolar, onde sua pressão parcial é de 105 mmHg, para o sangue nos capilares pulmonares, onde a PO2 é de apenas 40 mmHg em uma pessoa em repouso. Enquanto o O2 está se difundindo do ar alveolar para o sangue desoxigenado, o CO2 está se difundindo no sentido oposto. Ao penetrar nos capilares sanguíneos, cerca de 5% do oxigênio fica retido no plasma em sua forma pura. Os outros 95% passam para as hemácias e se ligam à hemoglobina, formando um composto chamado de oxi-hemoglobina [Hb(O2)4]. No entanto, esse composto é instável e, por isso, ao chegar nos tecidos a ligação entre a hemoglobina e o O2 é desfeita, possibilitando que o oxigênio saia da hemoglobina por difusão, e passe para os tecidos para participar da respiração celular. + alguns livros falam que cerca de 1,5% do O2 fica no plasma e, 98,5% se liga à hemoglobina. + esse processo converte sangue venoso (rico em CO2) em sangue arterialque retorna para o átrio esquerdo do coração. https://brasilescola.uol.com.br/biologia/staphylococcus-aureus.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/staphylococcus-aureus.htm • TRANSPORTE DE CO2 É o transporte de CO2 dos tecidos para os pulmões para ser eliminado. Isso ocorre porque a PCO2 do sangue venoso é de 45 mmHg em uma pessoa em repouso, e a PCO2 do ar alveolar é de 40 mmHg. 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. Ou seja, devido a PCO2 alveolar ser menor que a PCO2 do sangue, o CO2 gerado pelas células como resultado da respiração aeróbica, é difundido no sangue. Sendo que, cerca de 5-7% fica retido no plasma e, 25-27%, passa para as hemácias formando um composto chamado de carbohemoglobina [HbCO2]. Como esse composto também é instável, é desfeito quando o sangue chega aos pulmões, possibilitando que o CO2 passe para os alvéolos para ser eliminado. O restante do CO2 (cerca de 70%), que não se ligou às hemácias, se combina com a água formando o ácido carbônico (H2CO3) que libera H+ e íon bicarbonato [HCO3-] (o CO2 é transportado como íon bicarbonato). Para a reação acontecer na velocidade necessária, é necessária a ação da enzima anidrase carbônica (que só se encontra nas hemácias). Como resultado, uma parte dos íons bicarbonato fica nas hemácias e outra parte fica no plasma. Toda essa reação é transportada para os pulmões, onde é revertida a reação e eliminando o CO2. CIANOSE O termo cianose significa pele com tonalidade azulada, o que é causado pela excessiva quantidade de hemoglobina desoxigenada nos vasos sanguíneos cutâneos, especialmente nos capilares. Essa hemoglobina desoxigenada tem intensa cor azul- purpúrea escura, que é transmitida para a pele. Em geral, cianose definitiva aparece onde quer que o sangue arterial contenha mais de 5 gramas de hemoglobina desoxigenada em cada 100 mililitros de sangue. Uma pessoa com anemia quase nunca fica cianótica porque não existem 5 gramas de hemoglobina suficiente para ser desoxigenada em 100 mililitros de sangue arterial. De modo oposto, em pessoa com excesso de hemácias, como ocorre na policitemia vera, o excesso de hemoglobina disponível que pode ficar desoxigenada leva frequentemente à cianose, mesmo sob condições de outra forma normais. Existem diferentes tipos de cianose: • Cianose Central: O sangue já chega desoxigenado (>5g/dL) aos capilares por falta de oxigenação do sangue nos pulmões. Exemplos: diminuição da pressão parcial de O2 inspirado, doenças que prejudiquem a ventilação ou a oxigenação pulmonar, ou doenças cardíacas que cursem com desvio de sangue do lado direito para esquerdo sem passagem pelo pulmão (shunt direito- esquerdo); depressão do centro respiratório (responsável pelo controle da respiração). Sinal clínico: língua, mucosas orais e pele azuladas. • Cianose Periférica: Ocorre pela demasiada desoxigenação pelos tecidos periféricos, sendo generalizada ou local. Sinal clínico: pele azulada, mas a língua e mucosas orais não. Sendo generalizada na hipotensão grave há baixa perfusão, aumentando a extração de O2, com consequente aumento de desoxi-Hb; ou localizada - por trombose venosa e insuficiência cardíaca direita há estase sanguínea (causando lentidão do fluxo sanguineo) com maior extração de O2 e também ocorre por obstrução arterial e exposição a baixas temperaturas há, como na hipotensão, diminuição da perfusão. • Cianose Mista: Associação dos mecanismos da cianose central com a periférica. Exemplos: hipotensão com embolia pulmonar ou pneumonia grave; insuficiência cardíaca esquerda grave, que cursa com hipotensão e congestão pulmonar (causando déficit nas trocas gasosas no pulmão). CURVA DE SATURAÇÃO DA HEMOGLOBINA Também chamada de curva de dissociação da oxihemoglobina, a curva mostra o aumento progressivo na porcentagem de hemoglobina que se combina com o oxigênio à medida que a pressão de oxigênio sanguínea aumenta. Essa porcentagem é chamada de percentual de saturação da hemoglobina. A curva de dissociação oxigênio-hemoglobina é estabelecida a parte da porcentagem de hemoglobina que está combinada ao oxigênio, para determinada pressão do oxigênio. Como o sangue arterial tem, normalmente, pressão em torno de 95 mmHg. em condições normais a saturação desse sangue com oxigênio é de aproximadamente 97%. Já o sangue venoso possui, normalmente, pressão de aproximadamente 40 mmHg, e, consequentemente, a saturação da hemoglobina é cerca de 75%. Assim, cerca de 25% da hemoglobina perde seu oxigênio para as células teciduais, nas condições normais. + A proporção da hemoglobina que perde seu oxigênio para os tecidos, durante cada passagem através dos capilares, é o coeficiente de utilização. Aproximadamente ¼ da hemoglobina é usado no transporte do oxigênio para os tecidos, nas condições normais. A curva de dissociação da oxihemoglobina, além de poder ser expressa em termos de porcentual pela curva de saturação da hemoglobina, também pode ser expressa em termos de volumes de oxigênio por cento. No sangue arterial normal, com saturação de 97%, a quantidade total de O2 combinado com a hemoglobina é cerca de 19,4ml para cada 100ml de sangue. Com a passagem do sangue pelos capilares teciduais isso diminui em média para 14,4ml de sangue (Pressão parcial de O2 = 40 mmHg, e saturação de hemoglobina = 75%). Assim, em condições normais, cerca de 5ml de O2 são transportados para os tecidos em cada 100ml de sangue. Na medida em que o sangue que deixa os pulmões e entra nas artérias sistêmicas tem em geral a Po.; em torno de 95 mmHg, é possível ver, a partir da curva de dissociação, que a saturação usual de oxigênio do sangue arterial sistêmico é em média de 97%. Por outro lado, no sangue venoso normal que retorna dos tecidos periféricos, a Po2 é cerca de 40 mmHg e a saturação de hemoglobina é em média de 75%. Quando os tecidos sofrem de extrema necessidade de oxigênio, a pressão do oxigênio nesses tecidos cai a valores muito baixos, permitindo que o oxigênio difunda do sangue capilar com muito maior rapidez que no usual. Como resultado, a saturação da hemoglobina no sangue capilar pode cair a 10%-20%, em lugar da porcentagem normal. Portanto, sem qualquer aumento da intensidade do fluxo sanguíneo, a quantidade de oxigênio que é transportada para os tecidos, em períodos de necessidade grave, pode ser aumentada. Observe que 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. Em outras palavras, quanto maior a PO2, mais O2 vai se ligar à hemoglobina, até que todas as moléculas de hemoglobina disponíveis estejam saturadas. ➢ FATORES QUE DESVIAM A CURVA DE DISSOCIAÇÃO DE OXIGÊNIO-HEMOGLOBINA Uma série de fatores pode deslocar a curva em uma ou outra direção, como mostrado na Figura 40-10. Essa figura mostra que, quando o sangue fica ligeiramente ácido, com a queda do pH do valor normal de 7,4 para 7,2, a curva de dissociação de oxigênio-hemoglobina se desloca em média por cerca de 15% para a direita. Por outro lado, o aumento do pH do normal de 7,4 para 7,6 desloca a curva de maneira semelhante para a esquerda. Além das variações do pH, sabe-se que vários outros fatores alteram a curva. Três deles, todos deslocando a curva para a direita, são (1) maior concentração de dióxido decarbono, (2) aumento da temperatura corporal, e (3) aumento do 2,3-bifosfoglicerato (BPG), composto fosfatídico metabolicamente importante presente no sangue em diferentes concentrações, sob diferentes condições metabólicas. 1. ACIDEZ (pH) Conforme a acidez aumenta (pH diminui), a afinidade da hemoglobina ao O2 diminui, e o O2 se dissocia mais facilmente da hemoglobina. Em outras palavras, o aumento da acidez aumenta a descarga de oxigênio da hemoglobina. Quando o pH diminui, toda a curva de dissociação da oxihemoglobina se desloca para a direita → em uma dada PO2, a Hb está menos saturada com O2, uma mudança denominada efeito Bohr O EFEITO DE BOHR pode ser explicado da seguinte maneira: À medida que o sangue passa pelos pulmões, o CO2 difunde-se com o sangue para os alvéolos, o que reduz a Pressão Parcial de CO2 e, por causa da diminuição na concentração sanguínea de ácido carbônico, diminui também a concentração de íons hidrogênio no sangue. Assim, A CURVA É DESLOCADA PARA A ESQUERDA E PARA CIMA. Por isso, para qualquer valor de Pressão Parcial de O2 alveolar, a quantidade de O2 que se combina com a hemoglobina aumenta consideravelmente, desse modo, permitindo maior transporte de O2 para os tecidos. Porém, quando o sangue alcança os capilares teciduais o efeito que ocorre é o inverso. O CO2 proveniente dos tecidos entra no sangue e desvia a curva para a direita, o que dissocia o oxigênio da hemoglobina e, portanto, transfere oxigênio para os tecidos a uma Pressão Parcial de O2 mais alta. 2. PRESSÃO PARCIAL DE DIÓXIDO DE CARBONO Conforme a PCO2 sobe, a hemoglobina libera O2 mais facilmente. A PCO2 e o pH são fatores relacionados, porque o baixo pH do sangue (acidez) resulta em PCO2 elevada. Assim, um aumento na PCO2 produz um ambiente mais ácido, o que ajuda na liberação de O2 da hemoglobina. A PCO2 diminuída (e o pH elevado) desloca a curva de saturação para a esquerda. 3. TEMPERATURA Dentro de determinados limites, conforme a temperatura aumenta, o mesmo acontece com a quantidade de O2 liberado da hemoglobina. Quando a temperatura aumenta, a curva é deslocada para a direita, mas quando diminui, é deslocada para a esquerda. 4. BPG Uma substância encontrada nos eritrócitos chamada 2,3bisfosfoglicerato (BPG) diminui a afinidade da hemoglobina pelo O2 e, assim, ajuda a descarregar o O2 da hemoglobina. O BPG é formado nos eritrócitos quando eles quebram a glicose para produzir ATP na glicólise. Quando o BPG se combina à hemoglobina pela ligação aos grupos aminoterminais das duas cadeias globina beta, a hemoglobina se liga ao O2 menos fortemente nos locais do grupo heme. Quanto maior for o nível de BPG, mais O2 é descarregado da hemoglobina. MECANISMO NEURAL DE REGULAÇÃO DA FREQUÊNCIA RESPIRATÓRIA A regulação da frequência respiratória é realizada pelo sistema nervoso central, sendo que a respiração voluntaria é regulada pelo córtex, enquanto a involuntária pelos centros respiratórios da ponte e do bulbo. O centro respiratório se compõe por diversos grupos de neurônios localizados bilateralmente no bulbo e na ponte do tronco cerebral. Esse centro respiratório se divide em três agrupamentos principais de neurônios: • o grupo respiratório dorsal, situado na porção dorsal do bulbo, responsável principalmente pela inspiração; • o grupo respiratório ventral, localizado na parte ventrolateral do bulbo, encarregado basicamente da expiração; e • o centro pneumotáxico, encontrado na porção dorsal superior da ponte, incumbido essencialmente do controle da frequência e da amplitude respiratória. ➢ Grupo Respiratório Dorsal O grupo respiratório dorsal de neurônios desempenha o papel mais importante no controle da respiração e, em grande parte, se situa no interior do núcleo do trato solitário (NTS), embora outros neurônios, na substância reticular adjacente do bulbo, também desempenhem papéis relevantes no controle respiratório. O núcleo do trato solitário corresponde à terminação sensorial dos nervos vago e glossofaríngeo, que transmitem sinais sensoriais para o centro respiratório a partir de quimiorreceptores periféricos, barorreceptores e vários tipos de receptores nos pulmões. Os barorreceptores são sensores de pressão, localizados nas paredes do seio carotídeo e do arco aórtico. Eles transmitem informações sobre a pressão arterial aos centros vasomotores cardiovasculares no tronco encefálico Os ciclos respiratórios dependem de 2 fatores: • atividade contínua do centro respiratório dorsal que inicia a inspiração e atividade intermitente de aferências com origem no cérebro, tálamo, nervos cranianos • e receptores sensoriais que inibem os impulsos nervosos inspiratórios e promovem a expiração. Durante a respiração normal em repouso, o sinal nervoso transmitido aos músculos inspiratórios é fraco, mas aumenta progressivamente de intensidade num padrão "tipo rampa" durante cerca de dois segundos. Durante os próximos três segundos cessa bruscamente, interrompendo a estimulação do diafragma e permitindo a retração da parede torácica e dos pulmões, ocorrendo a expiração. Em seguida, o sinal inspiratório inicia outro ciclo que se repete, sucessivamente, intercalando a expiração. O sinal inspiratório em rampa permite um aumento do volume pulmonar harmonioso e uniforme durante a inspiração. Este sinal é regulado relativamente por dois fatores: • Controle do grau de aumento do sinal (declive da rampa): durante a respiração ativa, o declive é maior e, portanto, o aumento do volume pulmonar durante a inspiração é mais rápido. • Controle do ponto limitante (switch-off) onde a rampa termina: quanto mais precoce for o ponto limitante, mais curta é a duração da inspiração. Por razões desconhecidas, a expiração também encurta. Portanto, a frequência respiratória aumenta. ➢ Centro Pneumotáxico O centro pneumotáxico, situado dorsalmente no núcleo parabraquial da parte superior da ponte, transmite sinais para a área inspiratória. O efeito primário desse centro é o de controlar o ponto de “desligamento” da rampa inspiratória, controlando assim a duração da fase de expansão do ciclo pulmonar. Quando o sinal pneumotáxico é intenso, a inspiração pode durar até 0,5 segundo, promovendo apenas leve expansão dos pulmões; por sua vez, quando esse sinal é fraco, a inspiração pode prosseguir por 5 segundos ou mais, enchendo os pulmões com excesso de ar. A função do centro pneumotáxico é basicamente a de limitar a inspiração. Essa ação apresenta o efeito secundário de aumento na frequência respiratória, já que a limitação da inspiração também reduz a expiração e o ciclo total de cada movimento respiratório. ➢ Grupo Respiratório Ventral Situado em cada lado do bulbo, a cerca de 5 milímetros, em situação anterior e lateral ao grupo respiratório dorsal de neurônios. Possui neurônios inspiratórios que enviam eferentes para os músculos intercostais e escalenos, e neurônios expiratórios, comandando os músculos abdominais. Além disso, recebe informações do grupo respiratório dorsal. Vale lembrar que no grupo respiratório dorsal há um m aglomerado de neurônios chamado de complexo pré-Bötzinger, que se acredita ser importante na geração do ritmo respiratório. Este gerador de ritmo, análogo ao do coração, é composto de células marca- passo que estabelecem o ritmo básico da respiração. O mecanismo exato dessas células marcapasso é desconhecido e é tema de muitas pesquisas em andamento. O grupo respiratório ventral é ativado quando é necessária respiração forçada, como durante o exercício, ao tocar um instrumento de sopro ou em altas altitudes. Durante a inspiração forçada, os impulsos nervosos do grupo respiratório dorsal não só estimulam os músculosdo diafragma e intercostais externos a se contraírem, como também ativam os neurônios do grupo respiratório ventral envolvidos na inspiração forçada a enviar impulsos aos músculos acessórios da inspiração (esternocleidomastóideo, escalenos e peitoral menor). ➢ 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 quimiorreceptores em dois locais do sistema respiratório monitoram os níveis de CO2, H+ e O2 e fornecem informações ao centro respiratório. Os quimiorreceptores centrais estão localizados no bulbo ou próximo a ele na parte central do sistema nervoso. Eles respondem a mudanças na concentração de H+ e PCO2 no líquido cerebrospinal. Os quimiorreceptores periféricos estão localizados nos glomos para-aórticos (que são aglomerados de quimiorreceptores localizados na parede do arco da aorta) e nos glomos caróticos, (que são nódulos ovais na parede das artérias carótidas comuns direita e esquerda no ponto em que elas se dividem em artérias carótidas interna e externa). Os quimiorreceptores dos glomos para- aórticos estão localizados próximo dos barorreceptores aórticos, e os glomos caróticos estão localizados próximo dos barorreceptores do seio carótico. Estes quimiorreceptores fazem parte do sistema nervoso periférico e são sensíveis a alterações na PO2, H+ e PCO2 no sangue. Os axônios dos neurônios sensitivos dos glomos para-aórticos fazem parte do nervo vago, e aqueles dos glomos caróticos são parte dos nervos glossofaríngeo direito e esquerdo. Outros fatores que contribuem para a regulação da respiração incluem: •Estimulação do sistema límbico: A antecipação de uma atividade ou a ansiedade emocional podem estimular o sistema límbico, que envia impulsos excitatórios para o GRD, aumentando a frequência e a profundidade da respiração. •Temperatura: A elevação da temperatura corporal aumenta a frequência respiratória. A diminuição da temperatura corporal reduz a frequência respiratória. Um estímulo frio repentino (como mergulhar em água fria) leva à apneia temporária, a ausência de respiração. •Dor: A dor súbita e intensa provoca breve apneia, a dor somática prolongada aumenta a frequência respiratória e dor visceral pode diminuir a frequência respiratória. •Estiramento do músculo esfíncter do ânus: Esta ação aumenta a frequência respiratória e, às vezes, é usada para estimular a respiração em um recém-nascido ou em uma pessoa que parou de respirar. •Irritação das vias respiratórias: Irritação física ou química da faringe ou laringe provoca a cessação imediata da respiração, seguida de tosse ou espirro. •Pressão arterial: Um aumento súbito na pressão arterial diminui a frequência respiratória, e uma queda na pressão arterial aumenta a frequência respiratória. EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO O dióxido de carbono dissolvido no sangue reage com a água formando ácido carbônico. Essa reação é catalisada pela enzima existente nas hemácias, a anidrase carbônica, o que permite atingir o equilíbrio quase completo em frações de segundo. Em outra fração de segundo, o ácido carbônico, formado nas hemácias (H2CO3), se dissocia em íons hidrogênio e íons bicarbonato (H+ e HCO3-). Grande parte dos íons hidrogênio então se combina com a hemoglobina nas hemácias, pois a proteína da hemoglobina é um poderoso tampão acidobásico. Por sua vez, grande parte dos íons bicarbonato se difunde das hemácias para o plasma, enquanto íons cloreto se difundem para as hemácias, tomando seu lugar. A maior parte do ácido carbônico existe no sangue como CO2 dissolvido e água, em equilíbrio sob três formas: • Gás dissolvido - dissolvido na água do plasma. • Íon bicarbonato - produto da reação com a água das hemácias, catalisada pela enzima anidrase carbônica, que torna a reação 5 vezes mais rápida. O íon hidrogênio resultante da reação é captado pela hemoglobina (sistema tampão das hemácias). • Combinado à hemoglobina - ligam-se à hemoglobina em local diferente do que se liga o oxigênio, mediante uma ligação química facilmente reversível, para transporte pelo sangue (carbaminoemoglobina). Nos capilares alveolares, o dióxido de carbono do sangue venoso se difunde os alvéolos. A difusão do CO2 para os alvéolos é comandada pela diferença de pressão parcial (PCO2) entre o sangue venoso e o gás alveolar; esta difusão rapidamente equilibra a pCO2 do sangue com a PCO2 do gás dos alvéolos pulmonares. A eliminação do CO2, reduz a quantidade de ácido carbônico. A redução do CO2 do sangue, elimina ácido e eleva o pH. O aumento da quantidade de dióxido de carbono no sangue, altera o pH para o lado ácido; a redução da quantidade (ou da tensão parcial) do dióxido de carbono no sangue, altera o pH para o lado alcalino. É com base nessa relação que o sistema respiratório modifica o pH. A concentração de íons hidrogênio do sangue ou, em outras palavras, o pH do sangue, modifica a ventilação alveolar, através do centro respiratório. Esta estrutura do sistema nervoso central se comporta como um "sensor" do pH do sangue. Quando a concentração de íons hidrogênio do sangue está elevada (pH baixo) o centro respiratório aumenta a frequência dos estímulos respiratórios, produzindo taquipneia. Com o aumento da frequência respiratória, aumenta a eliminação do CO2 do sangue; a redução dos níveis sanguíneos do CO2 eleva o pH. A concentração de H+ no sangue é permanentemente acompanhada pelo centro respiratório, que regula seus estímulos de acordo com ela. Ao contrário, quando a concentração de íons hidrogênio (H+) está baixa (pH elevado), o centro respiratório diminui a frequência dos estímulos à respiração e ocorre bradipneia, que reduz a eliminação do CO2 tentando corrigir o pH do sangue. Utilizando da equação, vamos exemplificar. Em uma corrida, por exemplo, as células fazem muita respiração aeróbica aumentando o teor de CO2 no sangue. Como consequência, mais CO2 se ligarão à água para formar o ácido carbônico. Dessa forma, mais ácido carbônico e mais H+ será formado da dissociação do ácido. Assim, a alta concentração de H+ reduz o pH sanguíneo, deixando-o ácido. O mesmo ocorre quando o organismo se depara com uma situação de alcalose, mas ao contrário. O bulbo detecta essa alcalose e diminui o ritmo respiratório para que ocorra uma diminuição da eliminação de CO2, mantendo-o retido no sangue e, consequentemente, regulando a concentração de H+ e, portanto, o pH. IMPORTANTE: Quanto maior a quantidade de H+, menor o pH. Quanto menor o pH, mais ácido DOENÇA PULMONAR OBSTRUTIVA CRÔNICA (DPOC) 1. DEFINIÇÃO A doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) é uma enfermidade respiratória prevenível e tratável, que se caracteriza pela presença de obstrução crônica do fluxo aéreo, que não é totalmente reversível. A obstrução do fluxo aéreo é geralmente progressiva e está associada a uma resposta inflamatória anormal dos pulmões à inalação de partículas ou gases tóxicos, causada, primariamente, pelo tabagismo, mas também por poeiras ocupacionais, irritantes químicos, poluição ambiental, baixa condição socioeconômica e infecções respiratórias graves na infância. Embora a DPOC comprometa os pulmões, ela também produz conseqüências sistêmicas significativas. O processo inflamatório crônico pode produzir alterações dos brônquios (bronquite crônica), bronquíolos (bronquiolite obstrutiva) e parênquima pulmonar (enfisema pulmonar). A predominância destas alterações é variável em cada indivíduo, tendo relação com os sintomas apresentados 2. EPIDEMIOLOGIANão se conhece a real prevalência da DPOC em nosso meio. Os dados de prevalência para o Brasil, obtidos até o momento, são de questionário de sintomas, que permitem estimar a DPOC em adultos maiores de 40 anos em 12% da população, ou seja, 5.500.000 indivíduos. Se considerarmos dados preliminares do Estudo PLATINO realizado pela ALAT (Associação Latino-Americana de Tórax), na cidade de São Paulo, a prevalência da DPOC varia de 6 a 15,8% da população com idade igual ou superior a 40 anos, equivalente a 2.800.000 a 6.900.000 indivíduos com DPOC. Morbidade: A DPOC, em 2003, foi a quinta maior causa de internamento no sistema público de saúde do Brasil, em maiores de 40 anos, com 196.698 internações e gasto aproximado de 72 milhões de reais. Mortalidade: No Brasil vem ocorrendo um aumento do número de óbitos por DPOC nos últimos 20 anos, em ambos os sexos, tendo a taxa de mortalidade passado de 7,88 em cada 100.000 habitantes na década de 1980, para 19,04 em cada 100.000 habitantes na década de 1990, com um crescimento de 340%. A DPOC nos últimos anos vem ocupando da 4ª à 7ª posição entre as principais causas de morte no Brasil. 3. DIAGNÓSTICO O diagnóstico de DPOC é feito com base em sinais e sintomas respiratórios crônicos, na presença de fatores de risco para a doença, associados a distúrbio ventilatório irreversível de tipo obstrutivo à espirometria (relação volume expiratório forçado em 1 segundo (VEF1)/capacidade vital forçada (CVF) inferior de 0,70) após teste com broncodilatador (BD), em situação clínica estável. Com vistas à identificação precoce, está indicada espirometria com teste com BD para pacientes fumantes ou ex-fumantes, com mais de 40 anos, que apresentem sintomas respiratórios crônicos. Pacientes com sintomas respiratórios crônicos, fatores de risco para a doença e relação VEF1/CVF superior a 0,70, mas abaixo do limite inferior do previsto para a idade e altura, poderão ser diagnosticados com DPOC. Nesses casos, mais comuns em jovens, recomenda-se avaliação por pneumologista para a elucidação diagnóstica. Indivíduos sintomáticos respiratórios com fator de risco para DPOC e com espirometria com relação VEF1/CVF dentro dos valores previstos devem ser reavaliados anualmente, por meio de anamnese e espirometria. O aconselhamento antitabagismo deve ser realizado em todos os casos de tabagismo ativo, independentemente do resultado da espirometria. Os elementos para o diagnóstico de DPOC encontram-se no Quadro 1. A doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) é caracterizada por limitação do fluxo aéreo não totalmente reversível, progressiva e associada uma resposta inflamatória anormal dos pulmões à inalação de partículas ou gases nocivos. Os principais fatores de risco são: fumaça do cigarro, poeiras ocupacionais, irritantes químicos, poluição ambiental, baixa condição socioeconômica e infecções respiratórias graves na infância. O processo inflamatório crônico pode produzir modificações dos brônquios (bronquite crônica) e causar destruição do parênquima pulmonar (enfisema), com consequente redução de sua elasticidade. A presença dessas alterações é variável em cada indivíduo e determina os sintomas da enfermidade. Os sintomas incluem tosse crônica, produção de expectoração e dispneia ao esforço; embora a DPOC comprometa os pulmões, também produz consequências sistêmicas significativas para o sistema muscular e o cardiovascular. As mudanças compostas por inflamação, hipersecreção de muco, contração da musculatura lisa das vias aéreas, espessamento da parede brônquica, perda de retração elástica e destruição alveolar levam à limitação do fluxo aéreo, à inadequação da relação ventilação-perfusão e à hiperinsuflação pulmonar. Com exceção da asma, a DPOC engloba a bronquite crônica e o enfisema, e essas duas doenças possuem definições próprias: a bronquite crônica refere-se à presença de tosse e produção de expectoração por pelo menos três meses em dois anos consecutivos; o enfisema é definido por destruição alveolar. O agravamento da hiperinsuflação pulmonar dinâmica, com aprisionamento aéreo, consiste no principal fenômeno fisiopatológico na exacerbação da DPOC. O aumento na resistência das vias aéreas (causada por inflamação, hipersecreção brônquica e broncoespasmo) acompanhado de redução da retração elástica pulmonar leva a limitação ao fluxo expiratório. Ocorre um prolongamento da constante de tempo expiratória ao mesmo tempo em que se eleva a frequência respiratória como resposta ao aumento da demanda ventilatória, encurtando-se o tempo para expiração. Haverá o aparecimento de pressão expiratória positiva final intrínseca (PEEPI), impondo uma carga adicional de trabalho à musculatura inspiratória e disfunção muscular que poderá levar à fadiga. O paciente pode adquirir um padrão de respiração rápida e superficial, devido à estimulação dos centros respiratórios, na tentativa de manter ventilação alveolar adequada. Apesar disso, e do aumento da pressão negativa intratorácica, a retenção de CO2 e a acidemia podem ocorrer. Somando-se a isso, a hiperinsuflação pulmonar modifica a conformação geométrica das fibras musculares diafragmáticas reduzindo sua capacidade de gerar tensão e comprometendo o desempenho muscular respiratório global. O pH arterial reflete a piora aguda da ventilação alveolar. MECANISMO DE AÇÃO DOS BRONCODILATADORES Broncodilatadores agem através de seu efeito direto relaxante sobre a célula muscular lisa. Eles pertencem a três classes farmacológicas: agonistas dos receptores β2-adrenérgicos, metilxantinas e antagonistas muscarínicos (ou anticolinérgicos inalatórios). Quando usados pela via inalatória, os beta-2-agonistas e os antagonistas muscarínicos têm ação mais rápida com menos efeitos sistêmicos. Os broncodilatadores de ação rápida são mais usados no tratamento de alívio dos sintomas agudos enquanto os de ação prolongada são mais bem usados no tratamento de manutenção. Os β2-agonistas são os broncodilatadores mais usados no tratamento da asma. Os anticolinérgicos têm início de ação mais lento e menos efeito sobre a função pulmonar, quando comparados aos beta-2-agonistas, sendo mais usados no tratamento de portadores de doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). • Β2-AGONISTAS Os agonistas dos receptores β2 adrenérgicos são os broncodilatadores mais usados no tratamento do asmático. Os β2-agonistas são divididos em dois grupos: de ação curta e de ação prolongada. São potentes broncodilatadores e podem ser administrados pelas vias inalatória, oral ou intravenosa, sendo a via inalatória a preferida. Por essa via, os efeitos desejados são mais rápidos e o risco de reações indesejáveis é menor. Os efeitos indesejáveis mais frequentes (tremor de extremidades e taquicardia) resultam, na maior parte das vezes, da absorção da fração oral da dose inalada. Em geral, os β2-agonistas não trazem risco, apenas desconforto; para evitá-los, deve-se recomendar que o paciente faça higiene oral após cada inalação. A ação broncodilatadora dos β2-agonistas se dá através da ativação do receptor β2-adrenérgico (Rβ2A) acoplado à proteína G na superfície celular. A ativação desse receptor leva ao aumento da atividade da adenilciclase, enzima que catalisa a conversão do ATP em AMPc. Esse AMPc se liga na unidade regulatória da proteína quinase A, promovendo a liberação de sua unidade catalítica que causa fosforilação de um grande número de proteínas alvo, relaxando o músculo liso peribrônquico. O AMPc inibe a liberação de cálcio dos depósitos intracelulares e reduz o influxo de cálcio através da membrana, auxiliando o relaxamento da musculatura lisa e a broncodilatação. • METILXANTINAS As metilxantinas são broncodilatadores efetivos, dotadas de propriedadesanti-inflamatórias, administradas pela via oral, com velocidade de início de ação e tempo de duração de seus efeitos razoáveis. Diversos mecanismos moleculares foram propostos para explicar as ações broncodilatadora e imunomoduladora das metilxantinas nas vias aéreas de asmáticos. Os mecanismos ligados à broncodilatação incluiriam inibição de fosfodiesterases, antagonismo do receptor de adenosina, estímulo da liberação de catecolamina e elevação do nível intracelular de cálcio. Finalizando, principalmente em função de seu baixo custo, a despeito de sua potência broncodilatadora ser inferior ao dos β2-agonistas e de seu uso agregar riscos potenciais, seu papel imunomodulador e seu sinergismo com os corticosteroides fazem com que ela seja mantida no arsenal medicamentoso da asma, em adultos, tendo valor em situações particulares. • ANTICOLINÉRGICOS No sistema motor parassimpático regulador do tônus broncomotor, a estimulação dos receptores M1 e M3 media o efeito broncoconstritor, enquanto a estimulação do receptor M2 antagoniza esse efeito, inibindo a liberação de acetilcolina. Assim, um medicamento antimuscarínico ideal para o tratamento da asma deveria inibir os receptores M1 e M3, sem agir sobre o M2. Os antagonistas muscarínicos, ou anticolinérgicos inalatórios, usados no tratamento do asmático são os brometos de ipratrópio (BI) e de tiotrópio (BT). O mecanismo broncodilatador desses fármacos ainda então em estudo, pois é preciso fazer associação com outras medicações para totalizar seu efeito. TABAGISMO Tão logo a pessoa começa a fumar, tem início uma reação inflamatória provocada pela temperatura elevada da fumaça, que queima não só os pulmões, mas toda a via aérea. Prova disso é o reflexo de tosse que acompanha as baforadas dos principiantes. Depois, os sintomas desagradáveis desaparecem e progressivamente vai aumentando o número de cigarros fumados num dia. A combustão resultante dessa agressão térmica gera partículas de oxigênio, os chamados radicais livres, que têm a capacidade de oxidar as estruturas celulares, destruindo a base arquitetônica dos pulmões. O revestimento interno do aparelho respiratório não suporta a toxicidade nem a alta temperatura da fumaça e começa a sofrer um processo de substituição de células. Além disso, a produção de muco aumenta muito. Por quê? Porque o muco funciona como capa protetora do tecido epitelial que reveste as vias aéreas e pode ajudar a expelir os elementos irritantes que foram inalados. Nos brônquios, a fumaça também provoca uma reação inflamatória que provoca destruição progressiva da árvore brônquica. O organismo possui um sistema antioxidante enzimático composto por enzimas como superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutamina peroxidase e glutationa redutase. No entanto, quando esse sistema é superado por substâncias oxidantes, representadas principalmente por espécies reativas de oxigênio (ERO) que podem causar danos ao organismo. As substâncias tóxicas e irritantes presentes na fumaça do cigarro sofrem metabolismo e resultam na redução de oxigênio no ânion superóxido que, pela ação da enzima superóxido dismutase (SOD), é transformado em peróxido dehidrogênio (H2O2), que é convertido na radical hidroxila (-OH), altamente oxidativo. https://drauziovarella.uol.com.br/corpo-humano/bronquios/
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