Fisiologia Humana 7 - Sistema Respiratório

SISTEMA RESPIRATÓRIO

MSc LORENA ALMEIDA DE MELO

INTRODUINTRODUÇÇÃOÃO� O sistema respiratório humano éconstituído por um par de pulmões e por vários órgãos que conduzem o ar para dentro e para fora das cavidades pulmonares.

� FUNÇÃO� Trocas Gasosas� Defesa� Regulação da temperatura� Fonação� Manutenção do equilíbrio ácido-básico

ANANÁÁTOMOTOMO--FISIOLOGIA DO FISIOLOGIA DO SISTEMA RESPIRATSISTEMA RESPIRATÓÓRIORIO

� Divisão Estrutural do Sistema Respiratório

� Sistema Respiratório Superior� Nariz, Faringe e estruturas associadas

� Sistema Respiratório Inferior� Laringe, Traquéia, Brônquios e Pulmões

MSc Lorena Almeida de Melo


� Divisão Funcional do Sistema Respiratório

� Porção Respiratória

� Responsável pelas trocas gasosas;� Inclui os bronquíolos respiratórios, os ductos e sacos alveolares;

� Bronquíolos respiratórios – possuem alvéolos em suas parede;

� Ductos e sacos alveolares – possuem alvéolos


PORPORÇÇÃO RESPIRATÃO RESPIRATÓÓRIARIA




� Cavidade Nasal� Tem a função de aquecer e filtrar o ar que entra no sistema respiratório.

� Faringe� É uma estrutura que conduz o ar e alimento;� O ar vai para a laringe;� O alimento vai para o esôfago;� A epiglote é uma estrutura que tapa a laringe, não permitindo a passagem de comida para os pulmões;



� Laringe� Conduz o ar;� Local onde fica as cordas focais – importante para a fala;

� Traquéia� Principal via aérea condutora;� Grande tubo constituído por pequenos anéis de cartilagem;

� Revestimento – células secretoras e muco e células ciliadas (remoção de partículas estranhas);

� Contém músculo liso.



� Brônquios

� São formados pela divisão da traquéia;

� Entram nos pulmões e ali sofrem inúmeras bifurcações;

� Divisão� Brônquio Principal Direito – pulmão direito; vertical; curto; mais largo;

� Brônquio Principal Esquerdo – pulmão esquerdo

BRÔNQUIOS




� Bronquíolos� Pequenos canais de ar

� Bifurcação em bronquíolos menores, terminando em pequenas dilatações denominadas alvéolos.



� Pulmões� Localização dos Pulmões� São órgãos pares – localizados no interior da caixa torácica, formada na frente pelo esterno, atrás pela coluna vertebral e fechada inferiormente pelo diafragma.

� Pleuras parietal e visceral

� Envolvem e protegem cada pulmão

� Pleura parietal – lâmina superficial reveste a parede da cavidade torácica;

� Pleura visceral – lâmina profunda recobre os próprios pulmões

PLEURAS



� Alvéolos� São pequenos sacos que ficam no final dos menores bronquíolos;

� Os alvéolos são envolvidos por uma série de vasos sanguíneos.

� Como a parede dos alvéolos é fina, as trocas gasosas ocorrem nesse local;

� Cada pulmão contém aproximadamente 300 milhões de alvéolos.


ALVALVÉÉOLOSOLOS


VASCULARIZAVASCULARIZAÇÇÃO DOS ALVÃO DOS ALVÉÉOLOSOLOS


VENTILAVENTILAÇÇÃO PULMONARÃO PULMONAR

� Processo pelo qual os gases são trocados entre a atmosfera e os alvéolos.

� O ar flui entre a atmosfera e os pulmões devido às diferença alternadas de pressão criadas pela contração e relaxamento dos músculos respiratórios.


LEI DE BOYLELEI DE BOYLE

� Existe uma relação inversa entre volume pressão.



� INSPIRAÇÃO

� Entrada de ar para os pulmões;� Processo ativo.� Antes de cada inspiração a pressão do ar dentro do pulmão – igual a pressão atmosférica (760 mmHg = 1 atm);

� Para o ar entrar nos pulmões – a pressão dentro dos alvéolos deve ser menor do que a pressão atmosférica.



� INSPIRAÇÃO� Contração dos músculos inspiratórios

� Principal músculo é o diafragma (responsável por 2/3 de ar que entra nos pulmões);

� Aumenta as dimensões vertical, anteroposterior e lateral da caixa torácica;

� Outro mm. importante é o intercostal externo –aumentam o vol. anteroposterior do tórax;

� Inspirações forçadas profundas – músculos acessórios (esternocledoimastóideo, escalenos).

� À medida que o volume dos pulmões aumenta o ar flui de uma região de pressão mais alta para uma região de pressão mais baixa.


MMÚÚSCULOS RESPIRATSCULOS RESPIRATÓÓRIOSRIOS


VENTILAÇÃO PULMONAR

� Expiração

� Saída de ar para os pulmões.

� Processo passivo (não estão envolvidos contrações musculares) – retração elástica;

� Forças que contribuem para expiração� Retração das fibras elásticas – esticadas durante a inspiração;

� Tração (para dentro) da tensão superficial devido à película de líquido alveolar.


VENTILAÇÃO PULMONAR

� Diminuição da caixa torácica e pulmões� Músculos inspiratórios relaxam – reduzindo o volume do pulmão e aumentando a pressão alveolar

� Saída de ar devido à pressão positiva que se forma no interior dos pulmões em relação ao ar atmosférico;

� A expiração se torna ativa quando há a necessidade de se expelir um volume de ar além do normalmente expelido (exercício) –contração dos mm. respiratórios.


Fatores Que Afetam a Ventilação Pulmonar

� Tensão superficial do líquido alveolar

� Origina-se em todas as interfaces ar-água –moléculas polares de água são mais fortemente atraídas umas as outras do que as moléculas gasosas no ar;

� Quando o líquido circunda uma esfera de ar –alvéolo – a tensão superficial – força para dentro – tendendo a colabamento alveolar;

� Durante a respiração a tensão superficial deve ser superada para expandir os pulmões;



� Tensão superficial do líquido alveolar

� Surfactante� É uma mistura complexa de diversos fosfolipídios, proteínas e íons.

� Função: Diminuir a tensão superficial dos alvéolos.



� Complacência dos Pulmões

� Refere-se a quanto esforço é necessário para expandir os pulmões e a parede torácica;

� Complacência alta – pulmões e a parede torácica fácil expansão;

� Complacência baixa – resistência à expansão;� Fatores que afetam a complacência –elasticidade e tensão superficial.



� Resistência da Via Aérea

� Durante a inspiração – redução da resistência das vias aéreas a passagem do ar;

� Durante a expiração – aumento da resistência das vias aéreas com a redução do diâmetro dos bronquíolos.

� Fluxo= Pressão/Resistência


Volumes Pulmonares

� Volume corrente – vol. de ar que entra e sai do pulmão durante a inspiração e expiração normal (repouso) – 500 ml

� Volume de reserva inspiratório – vol. extra de ar que pode ser inspirado além do volume corrente –3100 ml

� Volume de reserva expiratório – vol. de ar que ainda pode ser expirado de maneira forçada após expiração normal – 1200 ml

� Volume de residual – vol. de ar que ainda permanece nos pulmões após expiração forçada. Representa o ar que não pode ser removido dos pulmões - 1200 ml.


Capacidades Pulmonares

� Capacidade inspiratória – Vol. corrente + vol. de reserva inspiratório. Quantidade máxima de ar que uma pessoa pode inspirar a partir do final da expiração – 500+3100= 3600 ml;

� Capacidade funcional residual – vol. de reserva expiratório + vol. residual – 1200+1200= 2400 ml

� Capacidade vital – vol. de ar que ainda pode ser expirado de maneira forçada após expiração normal – 4800 ml (VRInsp+Vc+VRExp)

� Capacidade pulmonar total – vol. de ar contido nos pulmões no final de uma inspiração máxima - 5800 ml.


Ventilação Alveolar

� É a quantidade de ar novo que alcança as áreas pulmonares de troca gasosa – alvéolos, sacos alveolares, ductos alveolares e os bronquíolos respiratórios;

� Respiração normal (repouso) – volume de ar corrente preenche até bronquíolos terminais muito pouco atinge os alvéolos;

� Como é o que o ar fresco se movimenta nesta última e curta distância dos bronquíolos terminais até os alvéolos?

� Difusão – provocada pelo movimento cinético das moléculas, cada molécula de gás se movimentando em alta velocidade por entre as outras moléculas.

� A ventilação alveolar = FR x volume corrente → VA = 12x500 = 6000 ml/min;


Efeito do Espaço Morto sobre a Ventilação Alveolar

� Espaço morto: vias respiratórias onde não ocorrem as trocas gasosas.

� Ar que entra nas via respiratória, mas nunca alcança as zonas de troca gasosa.

� Volume normal do espaço morto é de 150 mililitros

� VA = 12 x (500-150) = 4200 ml/min.MSc Lorena Almeida de Melo

Troca de Oxigênio e Dióxido de Carbono

� O O2 do ar penetra nos alvéolos, difunde-se para o sangue - tecido;

� O CO2 se difunde dos tecidos para o sangue - alvéolos - ar atmosférico

� Difusão dos Gases Através da Membrana Respiratória� Para a difusão dos gases, estes devem transpor a membrana respiratória;


TRANSPORTE ATRAVTRANSPORTE ATRAVÉÉS DA S DA MEMBRANAMEMBRANA



� Fatores que podem afetar a difusão

� Espessura da membrana; � Fibrose, edema pulmonar - ⇑ espessura, ⇓ difusão

� Área superficial da membrana; � Enfisema pulmonar - ⇓ área de superfície, ⇓ difusão

� Velocidade de difusão do gás específico;

� Diferença de pressão entre os dois lados a membrana



� Lei de Dalton� Cada gás em uma mistura de gases exerce sua própria pressão como se todos os outros gases não estivessem presentes;

� Pressão Parcial – pressão parcial de um gás específico em uma mistura;

� Ar atmosférico = PN2 + PO2+ PH2O + PCO2 + P outros gases;

� Importância das pressões parciais � Determinam o movimento do oxigênio e gás carbônico entre a atmosfera – pulmões – sangue – células corporais;

� O gás se propaga de uma área de maior pressão parcial para uma com menor pressão parcial.

RESPIRAÇÃO EXTERNA E INTERNA


Respiração Externa e Interna

� Respiração Externa

� Troca de O2 e CO2 entre o ar nos alvéolos dos pulmões e o sangue nos capilares.

� Finalidade: conversão de sangue desoxigenado (vem do lado direito do coração) para sangue oxigenado (retorna para o lado esquerdo do coração).

� O sangue desoxigenado é bombeado pelo ventrículo D (artérias pulmonares) para os capilares pulmonares que circundam o alvéolo;


Respiração Externa e Interna� Respiração Externa

� As pressões parciais dos gases � PO2 sangue desoxigenado = 40 mmHg� PO2 do ar alveolar = 105 mmHg

� Por diferença de pressão há difusão efetiva de O2 dos alvéolos para os capilares até que seja alcançado o equilíbrio.

� A pressão de O2 do sangue agora oxigenado aumenta para 105 mmHg;

� Como o sangue sai dos capilares próximos dos alvéolos mistura-se com o pequeno volume de sangue que flui pelas partes condutoras do sistema respiratório onde não ocorre troca gasosa – a PO2 nas veias pulmonares = 100 mmHg;


TRANSPORTE DE O2



� Respiração Externa

� CO2 se difunde na direção oposta – sangue desoxigenado → alvéolo

� PCO2 do sangue desoxigenado = 45 mmHg;

� PCO2 do ar alveolar = 40 mmHg


Respiração Externa e Interna� Respiração Interna

� Troca de oxigênio e dióxido de carbono entre os capilares sistêmicos e as células teciduais.

� Finalidade: conversão do sangue oxigenado em sangue desoxigenado.

� PO2 sangue oxigenado nos capilares teciduais = 100 mmHg� PO2 células teciduais = 40 mmHg.

� Devido à diferença na PO2 o oxigênio se difunde do sangue oxigenado – líquido intersticial – células teciduais.

� Enquanto o O2 se difunde dos capilares teciduais para as células o CO2 se difunde na direção oposta



� Respiração Interna

� PCO2 sangue oxigenado nos capilares teciduais = 40 mmHg.

� PCO2 células teciduais = 45 mmHg.

� O sangue desoxigenado retorna para o coração e ébombeado para os pulmões – respiração externa


Respiração Interna


Transporte de O2 e CO2 no Sangue

� Transporte de Oxigênio

� Após a difusão do O2 dos alvéolos para o sangue, ele é transportado para os tecidos;

� 98,5 % são transportados em combinação com a hemoglobina;

� 1,5 % dissolvidos no plasma (baixa solubilidade em água)



� Transporte de Gás Carbônico

� É transportado dos tecidos para o sangue;� Formas de transporte

� Dissolvido no plasma (7%);� Compostos carbamino (23%)

� Combinação com o grupos amino dos aminoácidos e proteínas presente no sangue (hemoglobina) – composto carabamino;

� O CO2 é transportado ligado aos aminoácidos da parte globina da hemoglobina – carbaminoemoglobina (HbCO2)

� Íon bicarbonato (HCO3)MSc Lorena Almeida de Melo

TRANSPORTE DE GÁS CARBÔNICO


Transporte de O2

� Hemoglobina� Proteína do tipo globina.� Grupo Heme� Íon Ferro


Relação entre a Hemoglobina e a Pressão Parcial de oxigênio

� O fator mais importante que determina quanto do O2 se combina com a hemoglobina – PO2 - ↑PO2 mais O2 se combina com Hb.

� Hb + O2 ↔ HbO2

� Quando a hemoglobina reduzida (Hb -desoxiemoglobina) é convertida em HbO2 –hemoglobina saturada. Ex: capilares pulmonares


� Acidez� à medida que a acidez aumenta (↓ pH) a afinidade da hemoglobina com o O2 diminui e o O2 se separa mais facilmente da hemoglobina;

� Pressão parcial do dióxido de carbono� ↑ PCO2 a Hb libera o O2 mais facilmente;

� Temperatura� Um aumento na temperatura corporal aumenta a quantidade de O2 liberado pela hemoglobina;

� BPG (2,3-bifosfoglicerato)� Substância encontrada nas células sangüíneas vermelhas – diminui a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio;

Fatores que afetam a afinidade de hemoglobina pelo Oxigênio


TRANSPORTE DE TRANSPORTE DE COCO22

Ligado a HBLigado a HB


ÍÍons Bicarbonato (70%)ons Bicarbonato (70%)� O CO2 é transportado no plasma como íons bicarbonato

(HCO3-);� CO2 + H20 ↔ H2C03 ↔ H+ + HCO3-� Quando o CO2 se difunde para os capilares teciduais e entra

nas células sangüíneas vermelhas – reage com a água –ação da enzima anidrase carbônica (AC) – ácido carbônico –H+ + HCO3-

� Com o acúmulo de HCO3- nas células sangüíneas vermelhas – parte se difunde para fora (plasma) baixando gradiente de concentração;

� Entrada de íons cloreto – do plasma para as células sangüíneas vermelhas;

� O efeito final dessas reações é que o CO2 é removido das células teciduais e transportado no plasma como HCO3- ;

� Nos pulmões o CO2 se difunde do plasma para o alvéolo;

AC


TRANSPORTE DE CO2SAÍDA DO TECIDO


TRANSPORTE DE CO2REAÇÃO COM A H2O


TRANSPORTE DE CO2HB E CLORETO


TRANSPORTE DE CO2H+ e HCO3-


TRANSPORTE DE CO2CHEGADA AO ALVÉOLO


REGULAÇÃO DA RESPIRAÇÃO� O sistema nervoso ajusta a ventilação às necessidades do

corpo, de modo que as pressões parciais de O2 e CO2 no sangue arterial pouco se alteram; mesmo durante exercícios extenuantes.

� Repouso – 200 ml de O2 – usados pelas células corporais;� Exercício – aumenta 15-20 vezes o consumo de O2;� Papel do Centro Respiratório

� Centro respiratório: área na qual os impulsos nervosos são enviados para os músculos respiratórios;

� Consiste – aglomerados de neurônios – bilateralmente no bulbo e na ponte do encéfalo;

� Divisão Funcional dos Neurônios � Área de periodicidade bulbar – bulbo;� Área pneumotáxica – ponte;� Área apnêustica – ponte


CENTRO RESPIRATÓRIO


ÁREA DE PERIODICIDADE BULBAR

� Controla o ritmo básico da respiração –repouso – 2” de inspiração e 3” expiração.

� Dentro da área de periodicidade bulbar –neurônios inspiratórios e expiratórios.

� O ritmo básico da respiração inicia com os impulsos nervosos gerados na área inspiratória.


ÁREA DE PERIODICIDADE BULBAR


CENTRO RESPIRATÓRIO


� Área Pneumotáxica� Ajuda a coordenar a transição entre a inspiração e a expiração;

� Transmite impulsos inibidores para área respiratória –desliga a área inspiratória antes que os pulmões fiquem completamente cheios de ar (limitam a duração da inspiração facilitando o inicio da expiração).

� Área Apnêustica� Esta área envia impulsos estimulatórios para a área inspiratória que ativa e prolonga a inspiração –inibindo a expiração.

REGULAÇÃO DO CENTRO RESPIRATÓRIO


� Regulação do Centro Respiratório� O ritmo respiratório pode ser modificado em repostas a influxo provenientes de outras regiões do encéfalo e de receptores situados na parte periférica do sistema nervoso.

� Fatores que influenciam a regulação da respiração

� Influências Corticais na Respiração

� Podemos controlar nosso padrão respiratório por curto período de tempo – conexões do córtex com o centro respiratório.

� Limitada pelos níveis de CO2 e H+ - impulsos nervosos são enviados ao longo dos nervos frênicos e intercostais para os músculos inspiratórios e a respiração recomeça.



� Regulação do Centro Respiratório� Regulação Química da Respiração

�O sistema respiratório funciona para manter níveis adequados de CO2 e O2.

�Quimiorreceptores centrais (bulbo) e quimiorreceptores periféricos (paredes das artérias sistêmicas).

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