Fisiologia do Aparelho Respiratório Caroline Pouillard de Aquino

Introdução Objetivos da respiração: Prover oxigênio aos tecidos Remover dióxido de carbono Funções da respiração: 1- Ventilação pulmonar (influxo e efluxo de ar) 2- Difusão de O2 e CO2 entre alvéolos e sangue 3- Transporte de O2 e CO2 no sangue e líquidos corporais 4- Regulação da ventilação

Mecânica da Ventilção Pulmonar Músculos que produzem a expansão e a contração pulmonares -2 formas de expansão e contração pulmonar: 1- Subida e descida do diafragma (respiração normal) 2- Elevação e depressão das costelas Respiração vigorosa: Participação, na expiração, da musculatura abdominal (contração), a qual empurra o conteúdo abdominal para cima, contra o diafragma, comprimindo os pulmões

O “trabalho“ da respiração Durante a respiração normal e tranquila, todas as contrações dos músculos respiratórios ocorrem durante a inspiração. A expiração é um processo quase inteiramente passivo, causado pelo recuo elástico dos pulmões e da caixa torácica Assim, sob condições de repouso, os músculos respiratórios normalmente realizam o “trabalho” para originar a inspiração, mas não a expiração.

Volumes e Capacidades Pulmonares Registro das mudanças no volume pulmonar- Espirometria: Método simples para estudar a ventilação pulmonar e registrar o movimento do volume de ar para dentro e para fora dos pulmões.

Espirômetro

Volumes pulmonares Soma dos 4 volumes= volume máximo de expansão pulmonar 1- Volume corrente: volume de ar inspirado ou expirado numa respiração normal (500 mL) 2- Volume de reserva inspiratório: volume extra de ar que pode ser inspirado acima do volume corrente normal numa inspiração com força total (3.000 mL) 3- Volume de reserva expiratório: máximo volume extra de ar que pode ser expirado numa expiração forçada, após o final de uma expiração corrente normal (1100 mL) 4- Volume residual: volume de ar que permanece nos pulmões após expiração forçada (1200 mL)

Capacidades pulmonares 1- Capacidade inspiratória: É a quantidade de ar que uma pessoa pode respirar, começando num nível expiratório normal e distendendo os pulmões a uma quantidade máxima (cerca de 3500 mL). Capacidade inspiratória = volume corrente + volume de reserva inspiratório (3500 mL).

Capacidades pulmonares 2- Capacidade residual funcional: É a quantidade de ar que permanece nos pulmões no final de uma expiração normal (cerca de 2300 mL). Capacidade residual funcional = volume de reserva expiratório + volume residual

Capacidades pulmonares 3- Capacidade vital: É a quantidade máxima de ar que uma pessoa pode expelir dos pulmões, após enchê-los à sua extensão máxima e expirar também à sua extensão máxima (cerca de 4600 mL). Capacidade vital = volume de reserva inspiratório + volume corrente + volume de reserva expiratório

Capacidades pulmonares 4- Capacidade pulmonar total: É o volume máximo que os pulmões podem ser expandidos com o maior esforço (cerca de 5800 mL). Capacidade pulmonar total = capacidade vital + volume residual Obs: Todo os volumes e capacidades pulmonares são cerca de 20 a 25% menores nas mulheres do que nos homens, e são maiores em pessoas atléticas e com massas corporais maiores

Ventilação-minuto Ventilação-minuto é a quantidade total de ar novo movido para o interior das vias respiratórias a cada minuto. Ventilação-minuto (6 L/min) = volume corrente (500 mL) X frequência respiratória /minuto (12 i.p.m.)

“Espaço Morto” É a parte do ar inspirado que não alcança as áreas de trocas gasosas porque preenche apenas as vias respiratórias (nariz, faringe e traquéia) Não é útil para as trocas gasosas Corresponde a cerca de 150 mL Aumenta com a idade

Funções das vias respiratórias Traquéia, brônquios e bronquíolos: Distribuem o ar nos pulmões. Traquéia: Formada por múltiplos anéis cartilaginosos (5/6 diâmetro) Paredes brônquicas: Placas cartilaginosas encurvadas menos extensas mantêm a rigidez e permitem mobilidade

Funções das vias respiratórias - Todas as áreas da traquéia e brônquios não ocupadas por placas cartilaginosas e praticamente todas as paredes dos bronquíolos são compostas por músculo liso. - Muitas doenças pulmonares obstrutivas resultam do estreitamento dos brônquios menores e bronquíolos maiores, frequentemente devido à contração excessiva da musculatura lisa.

Controle neural e local da musculatura bronquiolar Fibras nervosas simpáticas= controle fraco sobre bronquíolos Norepinefrina e epinefrina (glândulas adrenais)= dilatação da árvore brônquica Poucas fibras parassimpáticas derivadas do nervo vago penetram no parênquima pulmonar e secretam acetilcolina= constrição leve a moderada dos bronquíolos Obs: Os nervos parassimpáticos podem ser ativados por reflexos que se originam nos pulmões, geralmente desencadeados pela irritação do epitélio das vias respiratórias.

Fatores secretores locais causam constrição bronquiolar Histamina e substância de reação lenta da anafilaxia: Produzidas nos pulmões (mastócitos) durante reações alérgicas Promovem constrição bronquiolar Papel fundamental na origem da obstrução das vias aéreas que ocorre na asma alérgica

Revestimento mucoso das vias respiratórias Vias respiratórias: recobertas por muco, o qual é secretado por células mucosas do revestimento epitelial dessas vias e por pequenas glândulas submucosas. Funções do muco: manter as superfícies úmidas e aprisionar partículas do ar inspirado, evitando que cheguem aos alvéolos.

Ação dos cílios na limpeza das vias respiratórias Vias respiratórias: revestidas por epitélio ciliado. Os cílios pulmonares vibram em direção superior, enquanto os do nariz vibram em direção inferior. A vibração contínua dos cílios faz com que a cobertura de muco flua lentamente em direção à faringe. Então, o muco e suas partículas capturadas são engolidos ou tossidos para o exterior.

Reflexo da tosse (brônquios ou traquéia) Fator irritante Impulsos neurais aferentes (vias respiratórias-nervo vago-medula oblonga) Inspiração rápida de 2,5 L de ar Epiglote e cordas vocais se fecham Contração diafragma, músc. abdominais e expiratórios Abertura epiglote e cordas vocais “explosão” do ar em direção ao exterior

Reflexo do espirro (vias nasais) Semelhante ao reflexo da tosse Ocorre pela irritação das vias nasais Ocorre depressão da úvula, permitindo que grandes quantidades de ar passem pelo nariz, ajudando a limpar as vias nasais

Funções respiratórias normais do nariz Condicionamento do ar: 1- Aquecimento do ar (conchas e septo) 2- Umidificação do ar 3- Filtração do ar

Vocalização Participação: Centros de controle da fala (córtex cerebral) Centros de controle respiratórios (cérebro) Estruturas de articulação e ressonância (boca e cavidades nasais)

Fala 2 funções mecânicas: 1- fonação (obtida pela laringe) 2- articulação (obtida por estruturas da boca)

Fonação Pregas (cordas) vocais: Estão abertas durante a respiração normal, permitindo passagem do ar Durante a fonação, se movem juntas, de forma que a passagem de ar entre elas cause vibração

Fonação 1 2 3

Articulação e ressonância Articulação: Participação de lábios, língua e palato mole Ressonância: Participação de boca, nariz, seios paranasais, faringe e cavidade torácica

Difusão de gases através da membrana respiratória As paredes alveolares são extremamente finas e entre os alvéolos há uma rede quase sólida de capilares interconectados A troca gasosa entre o ar alveolar e o sangue pulmonar se dá através das membranas de todas as porções terminais dos pulmões (membrana respiratória), não apenas os alvéolos

Difusão de gases através da membrana respiratória

Fatores que afetam a taxa de difusão gasosa através da membrana respiratória 1- Espessura da membrana 2- Área superficial da membrana 3- Coeficiente de difusão do gás 4- Diferença de pressão parcial do gás entre os 2 lados da membrana

Transporte de Oxigênio e dióxido de carbono no sangue e nos líquidos teciduais Quando o oxigênio se difunde dos alvéolos para o sangue, ele é transportado para os capilares dos tecidos periféricos quase inteiramente em combinação com a hemoglobina A presença de hemoglobina nas hemácias permite que o sangue transporte 30 a 100 vezes mais oxigênio do que seria transportado na forma de oxigênio dissolvido no plasma O dióxido de carbono também se combina com substâncias químicas do sangue, o que aumenta a efetividade do seu transporte

Transporte de oxigênio dos pulmões para os tecidos Os gases movem-se por difusão, que ocorre por uma diferença de pressão parcial do primeiro ponto para o outro. Ex: O oxigênio se difunde dos alvéolos para os capilares porque a pressão parcial do oxigênio é maior nos alvéolos do que no sangue capilar pulmonar.

Combinação reversível de oxigênio com hemoglobina A molécula de oxigênio combina-se frouxamente e de maneira reversível com a porção heme da hemoglobina. Quando a PO2 é alta, como nos capilares pulmonares, o oxigênio liga-se à hemoglobina, mas quando a PO2 é baixa, como nos capilares teciduais, o oxigênio é liberado da hemoglobina

Regulação da respiração Centro respiratório e sistema quimiorreceptor periférico Centro respiratório: Formado por diversos grupos de neurônios localizados bilateralmente na medula oblonga e na ponte do tronco cerebral. Divide-se em 3 agrupamentos de neurônios: 1- grupo respiratório dorsal (porção dorsal do bulbo): + importante, inspiração 2- grupo respiratório ventral (parte ventrolateral do bulbo): expiração 3- Centro pneumotáxico (porção dorsal superior da ponte): controle da frequência e profundidade respiratórias

Controle químico da respiração Excesso de dióxido de carbono e íons hidrogênio: ação direta sobre o centro respiratório, gerando aumento na intensidade dos sinais motores inspiratórios e expiratórios para os músculos respiratórios. Oxigênio: não apresenta efeito direto sobre o centro respiratório. Atua sobre os quimiorreceptores periféricos situados nos corpos carotídeos e aórticos, os quais transmitem sinais neurais adequados ao centro respiratório para o controle da respiração.

Qumiorreceptores periféricos