Sist Resp

Sistema Respiratório

VENTILAÇÃO PULMONAR O processo da respiração pode ser dividido em quatro eventos principais: • 1. Ventilação Pulmonar, que significa a entrada e saída do ar entre a atmosfera e os alvéolos pulmonares;

• 2. A difusão de oxigênio e dióxido de carbono entre os alvéolos e o sangue; • 3. O transporte de oxigênio e dióxido de carbono no sangue e nos líquidos corporais para dentro e para fora das células, e; • 4. A regulação da ventilação e outras características da respiração.

MECÂNICA DA VENTILAÇÃO PULMONAR MECANISMOS BÁSICOS DA EXPANSÃO E RETRAÇÃO PULMONARES

• Os pulmões podem se expandir e retrair de duas maneiras: • 1. Pelos movimentos do diafragma para cima e para baixo, para aumentar ou diminuir a cavidade torácica. A respiração normal em repouso é realizada quase inteiramente pelo movimento inspiratório do diafragma. Durante a inspiração, o diafragma traciona a superfície inferior dos pulmões para baixo, então, durante a expiração, o diafragma simplesmente relaxa e a retração elástica dos pulmões, caixa torácica e estruturas abdominais comprime os pulmões.

• Todavia, durante a respiração forçada, as forças elásticas não são fortes o suficiente para efetuar a necessária expiração rápida; isso é conseguido pela concentração dos músculos abdominais que forçam o conteúdo abdominal para cima, contra a face inferior do diafragma.

• O segundo método para expandir os pulmões é através da elevação da caixa torácica. Este processo expande os pulmões porque na posição natural de repouso, as costelas estão dirigidas para baixo, posicionando também o esterno para trás em direção à coluna vertebral. Porém, quando a caixa torácica é elevada, as costelas se projetam mais diretamente para frente, com o que o esterno também passa a se mover para frente, afastando-se da coluna vertebral. Por isso os músculos que elevam a caixa torácica podem ser classificados como músculos da inspiração e os que abaixam a caixa torácica como músculos da expiração.

MÚSCULOS ELEVADORES • • • •

Esternocleidomastoideo Serrátil Anterior Escalenos (anterior, médio e posterior) Intercostais Externos

Esternocleidoccipitomastóide

MÚSCULOS TRACIONADORES • • • •

Retos Abdominais Intercostais Internos Subcostais Transverso do tórax

Músculos da Respiração

Pressões Respiratórias • Pressão Intra-alveolar • Os músculos respiratórios realizam a ventilação pulmonar alternadamente comprimindo e distendendo os pulmões, o que, por sua vez, eleva e abaixa a pressão nos alvéolos. Na inspiração, a pressão intraalveolar torna-se ligeiramente negativa em relação a pressão atmosférica, fazendo o ar entrar através das vias respiratórias.

• Na expiração normal, por outro lado, a pressão intra-alveolar se eleva ligeiramente, acima da pressão atmosférica, fazendo com que o ar saia através das vias respiratórias. • Durante uma expiração máxima, a pressão intra-alveolar pode chegar a 100 mmHg, enquanto que durante a inspiração pode chegar a -80 mmHg.

Microscopia Eletrônica de tecido alveolar

TENDÊNCIA DE RETRAÇÃO Os pulmões possuem contínua tendência elástica de colapsar e, portanto, se afastar da parede torácica. Esta tendência elástica se deve a dois fatores: • 1. As fibras elásticas dos pulmões; • 2. A tensão superficial do líquido que reveste internamente os alvéolos.

• Normalmente, as fibras elásticas nos pulmões são responsáveis por cerca de um terço da tendência de retração, e o fenômeno da tensão superficial contribui com cerca de dois terços.

Volumes e Capacidades Respiratórias • O cálculo do volume de ar movimentado para dentro e para fora dos pulmões denomina-se espirometria.

Volumes e Capacidades Respiratórias - Gráfico

Volumes Pulmonares • 1. O Volume Corrente é o volume de ar inspirado ou expirado a cada respiração normal e equivale a cerca de 500 ml. • 2. O Volume de Reserva Inspiratório é o volume extra de ar que pode ser inspirado, sobre e além do volume corrente normal, e em geral equivale a cerca de 3000 ml. • 3. O Volume de Reserva Expiratório é a quantidade de ar que ainda pode ser expirada, pela expiração forçada, após o término da expiração corrente normal; equivale normalmente a cerca de 1100 ml. • 4. O Volume Residual é o volume de ar que ainda permanece no pulmão após uma expiração forçada. Este volume é em média 1200 ml.

Capacidades Respiratórias • 1. A Capacidade Inspiratória, que eqüivale ao volume corrente mais o volume de reserva inspiratório. Esta é a quantidade de ar (cerca de 3500 ml) que uma pessoa pode inspirar, começando ao nível expiratório normal e distendendo os pulmões ao máximo. • 2. A Capacidade Residual Funcional é igual ao volume de reserva expiratório mais o volume residual. Esta é a quantidade de ar que permanece nos pulmões ao final da expiração normal (cerca de 2300 ml).

• 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 os encher inicialmente ao máximo e, em seguida, expirar ao máximo (cerca de 4600 ml). • 4. A Capacidade Pulmonar Total é o volume máximo com o qual os pulmões podem se expandir com o maior esforço inspiratório possível (cerca de 5800 ml).

• Todos os volumes e capacidades pulmonares são cerca de 20 a 25% menores na mulher do que no homem, e evidentemente apresentam valores maiores em pessoas grandes e atléticas do que nas pessoas pequenas. • A ventilação pulmonar normal é realizada quase totalmente pelos músculos da inspiração. Ao relaxar os músculos inspiratórios, as propriedades elásticas dos pulmões e do tórax fazem com que os pulmões se retraiam passivamente, portanto, quando os músculos inspiratórios se acham totalmente relaxados, os pulmões retornam a um estado de relaxamento denominado nível expiratório de repouso. O volume de ar nos pulmões, neste nível, é igual à capacidade residual funcional, ou cerca de 2300 ml no adulto jovem.

Significado dos Volumes e Capacidades Pulmonares • Nas pessoas normais, o volume de ar nos pulmões depende essencialmente do tamanho e da estrutura corporal. Além disso, os diferentes volumes e capacidades se alteram com a posição do corpo; a maior parte deles diminui quando a pessoa se deita e aumenta quando ela se levanta. Esta mudança com a posição se deve a dois fatores principais: • 1. A tendência do conteúdo abdominal fazer pressão para cima, contra o diafragma, quando a pessoa está deitada; • 2. O aumento do volume sangüíneo pulmonar na posição deitada, que diminui correspondentemente, o espaço disponível para o ar pulmonar.

Significado do Volume Residual • O volume residual representa o ar que não pode ser removido dos pulmões, mesmo através de uma expiração forçada. É importante porque mantém ar dentro dos alvéolos, que por sua vez fazem a aeração do sangue nos intervalos das respirações. Não fosse o ar residual, a concentração de dióxido de carbono no sangue aumentaria e cairia muito em cada respiração

Volume-minuto Respiratório • O volume-minuto respiratório é a quantidade total de ar novo que entra nas vias respiratórias a cada minuto e equivale ao volume corrente x freqüência respiratória. O volume corrente normal é de cerca de 500 ml e a freqüência respiratória normal é de aproximadamente 12 respirações por minuto. Portanto, o volume-minuto respiratório é em média 6 litros/minuto.

Espaço Morto • O ar que vai encher as vias respiratórias a cada respiração é denominado ar do espaço morto. Na inspiração, grande parte de ar novo deve inicialmente preencher as diferentes regiões do espaço morto (vias nasais, faringe, traquéia e brônquios) antes de atingir os alvéolos. Em seguida, na expiração, todo o ar do espaço morto é expirado primeiro antes que qualquer ar dos alvéolos atinja a atmosfera. O volume de ar que entra nos alvéolos a cada respiração é igual ao volume corrente menos o volume do espaço morto.

Funções do Nariz Quando o ar passa através do nariz, realizamse três funções distintas pelas cavidades nasais: • 1. O ar é aquecido pela superfície dos cornetos e septo; • 2. O ar é umedecido por completo; • 3. O ar é filtrado. Estas três funções são denominadas funções de condicionamento do ar.

Reflexo da Tosse • O reflexo da tosse é quase essencial para a vida, pois a tosse é o meio pelo qual as vias aéreas pulmonares se mantêm livres livres de matéria estranha. Os brônquios e a traquéia são tão sensíveis, que qualquer corpo estranho, ou agente irritante, desencadeia o reflexo da tosse.

Reflexo do Espirro • O reflexo do espirro se assemelha muito ao da tosse, exceto que se aplica às vias nasais (vias aéreas superiores) e não às vias aéreas inferiores. É a irritação das vias nasais que desencadeia o reflexo do espirro.

PRINCÍPIOS FÍSICOS DAS TROCAS GASOSAS DIFUSÃO DE OXIGÊNIO E DIÓXIDO DE CARBONO

• Após a ventilação dos alvéolos com ar fresco, a etapa seguinte do processo respiratório é a difusão do oxigênio dos alvéolos para o sangue pulmonar e do dióxido de carbono na direção oposta, do sangue pulmonar para os alvéolos. O processo de difusão é simples, envolvendo apenas a movimentação das moléculas ao acaso, sendo que estas se passam em ambas as direções, através da membrana respiratória.

Física da Difusão e Pressões Gasosas • Os gases de interesse na Fisiologia Respiratória são moléculas simples que estão livres para se movimentarem entre si, constituindo o processo da difusão. Isto também é válido para os gases dissolvidos nos líquidos e tecidos do organismo.

• A causa da pressão exercida por um gás contra uma superfície é o constante impacto das moléculas em movimento cinético contra a mesma. Obviamente quanto maior a concentração do gás, maior será o somatório das forças de impacto de todas as moléculas que atingem a superfície, em um determinado momento. Por isso, a pressão de um gás é diretamente proporcional a sua concentração, bem como a energia cinética média das moléculas, a qual, por sua vez, é diretamente proporcional à temperatura.

• Consideremos, por exemplo, uma mistura gasosa como o ar, que tem uma composição aproximada de 79% de nitrogênio e 21% de oxigênio. A pressão total dessa mistura é de 760 mmHg. Temos então uma pressão total dividida em duas pressões parciais de valores de 79% e 21% da pressão total. As pressões parciais de cada um dos gases em uma mistura são designadas pelos termos PO2, PCO2, PN2, PH2O e PHe e assim por diante.

Alterações nas pressões parciais durante a respiração

Transporte de oxigênio e dióxido de carbono no sangue

Pressões Parciais dos Gases Respiratórios

Transporte de Oxigênio no Sangue • Normalmente, cerca de 97% do oxigênio transportado nos pulmões para os tecidos são carreados em combinação química com a hemoglobina nas hemácias e os restantes 3% no estado dissolvidos na água do plasma e das células. Assim, em condições normais, o oxigênio é transportado aos tecidos quase que totalmente pela hemoglobina. Quando a PO2 é elevada, como nos capilares pulmonares, o oxigênio se liga à hemoglobina, mas quando a PO2 é baixa, como nos capilares teciduais, o oxigênio é liberado da hemoglobina. Esta é a base para o transporte de oxigênio dos pulmões para os tecidos.

Mioglobina e Hemoglobina • A mioglobina e a hemoglobina são hemoproteínas e funcionam como ligante e transportadoras de oxigênio. Tal função é conferida a estas proteínas por intermédio do grupo heme, uma substância classificada como tetrapirrol cíclico que é responsável pela cor vermelha. Outras proteínas tetrapirrólicas são os citocromos, a catalase e a clorofila.

• A oxidação do Fe3+ na hemoglobina e na mioglobina destrói as propriedades biológicas desta proteína. A mioglobina do tecido muscular, armazena oxigênio, possui um PM de 17000 Da e possui em sua estrutura 153 resíduos aminoácidicos. • Oxigenação – Deslocamento do Fe e da Histidina – Ativação das funções fisiológicas – Pouco eficiente no transporte, mas eficaz no armazenamento de oxigênio.

• Pouco eficiente no transporte por causa das pressões de oxigênio extremamente variantes nos tecidos e dentro do próprio tecido devido ao exercício. • PO2 arterial: 100mmHg • PO2 venoso: 40 mmHg • PO2 intramuscular: 5 mmHg durante a atividade física intensa.

• A hemoglobina tem por função principal o transporte de O2, CO2 e prótons entre os tecidos. A hemoglobina diferencia-se da mioglobina em sua estrutura quaternária o que confere a ela propriedades suplementares não presentes na mioglobina. A Hb é composta de 2 pares de polipeptídeos diferentes α e β respectivamente. α apresenta 141 resíduos e β 146. A facilidade de ligação do O2 a Hb depende da presença de outros átomos de O2 .

• Esta molécula apresenta o que chamamos de cinética de ligação cooperativa, o que significa que possui a capacidade de ligação máxima de oxigênio no pulmão e liberar quantidade máxima nos tecidos periféricos. • Há mais de um tipo de Hb: – HbA (hemoglobina normal de adulto) – HbF (hemoglobina fetal) – HbS (hemoglobina da célula falciforme)

Hemoglobina

Curva de dissociação da Hb • A curva de dissociação da hemoglobina nos mostra a capacidade de saturação da hemoglobina a diferentes pressões parciais de oxigênio (PO2). • Muitos fatores influenciam a saturação desta proteína, como por exemplo, a acidose sangüínea, o aumento da temperatura do sangue, alterações no pH e aumento da produção de CO2.

• Analisando os gráficos a seguir, conseguimos definir a curva normal de saturação da hemoglobina, assim como sua eventual alteração devido a fatores extrínsecos e intrínsecos ao oxigênio.

Curva normal com alterações por pH e aumento de temperatura

Entendendo a associação: • Determinada a concentração de hemoglobina, geralmente através de hemograma (±15 g/dl), encontramos a capacidade total de O2 da hemoglobina (Hb): • 1,34 ml de O2/g de Hb x concentração de Hb

• O resultado (em vol.%) vem a determinar a saturação % de Hb através do seguinte cálculo: • %SO2 = conteúdo de O2Hb / capacidade de O2Hb x 100 • Exemplo: 15/20,1x100 = 74,6 = 75% • A curva de dissociação do O2 é calculada a partir do aumento da PO2 aumentando concomitantemente a associação de O2 a hemoglobina.

• Diferença a-vO2 • A diferença arterio-venosa de oxigênio representa a quantidade de O2 extraída pelos tecidos a partir de 100 ml de sangue que os perfundem. • No exercício ocorrem alterações tais como: • Aumento da produção de CO2; • Aumento do ácido lático; • Baixa do pH; • Aumento da temperatura do sangue.

• Neste caso ocorre um desvio da curva para a direita. Este desvio significa um aumento da diferença a-vO2, fazendo com que haja uma maior oferta de O2 para os tecidos corporais.

Câncer de Pulmão • Estágios: – – – –

Engrossamento do epitélio (Hiperplasia) Perda de células ciliadas Reposto por um epitélio em forma de escala Proliferação de células basais (Displasia) acompanhado por estrutura celular e nucléica anormal.

Transporte de gases