1. Todas as nossas células executam respiração celular, processo em
que substâncias orgânicas no interior das mitocôndrias reagem com gás oxigênio (O2), liberando energia, que a célula utiliza em seus processos vitais. Os produtos da respiração celular são água (H2O) e gás carbônico (CO2), este último sem utilidade para as células e que deve ser eliminado do corpo. Nutrientes e O2 che- gam às células pelo sangue que circula nos capilares sangüíneos. É também pelo sangue que as excreções e o CO2 produzidos pelas células são levados aos órgãos encarregados de eliminá-los do corpo. As excreções, principalmente a uréia, são eliminadas pelos rins. O CO2, por sua vez, é eliminado nos pulmões, ao mesmo tempo em que o sangue se abastece de O2. Esse processo de tro- cas gasosas entre o ar atmosférico e o sangue, que ocorre nos pulmões, constitui a respiração pulmonar. Portanto, o termo respi- ração é empregado em dois níveis, um celular e outro, pulmonar.
2. Nosso sistema respiratório compõe-se de um par de pulmões e
uma série de estruturas que conduzem o ar para dentro e para fora das cavidades pulmonares. Esses condutos, ou vias respiratórias, são as fossas nasais, a boca, a faringe, a laringe, a traquéia, os brônquios e os bronquíolos. Cada bronquíolo termina em um con- junto de bolsas chamadas alvéolos pulmonares, cujas paredes têm uma única camada de células, envoltas por capilares sangüíneos.
3. As fossas nasais são duas cavidades paralelas, separadas por uma
parede cartilaginosa denominada septo nasal, que começam nas narinas e terminam na faringe. As células do epitélio que reves- te e protege as fossas nasais produzem diariamente cerca de meio litro de muco, um fluido pegajoso que escorre continua- mente para o fundo da garganta, sendo engolido junto com a saliva. O muco umedece as vias respiratórias e retém partículas sólidas e bactérias presentes no ar que inspiramos, funcionando como um filtro. Nas fossas nasais, portanto, o ar é filtrado, ume- decido e aquecido. Por isso, é importante respirar sempre pelo nariz, principalmente no inverno. Respirar pela boca faz as vias respiratórias ressecarem e resfriarem, tornando-se mais suscetí- veis a infecções e inflamações. No teto das fossas nasais há célu- las sensoriais, responsáveis pelo sentido do olfato.
4. A laringe é um órgão tubular constituído por peças cartilaginosas
articuladas localizado no início da traquéia, comunicando-a com a faringe. A entrada da laringe é chamada glote e acima dela há uma “lingüeta” de cartilagem, a epiglote, que funciona como válvula. Quando engolimos, a laringe sobe e sua entrada é fecha- da pela epiglote, de modo a impedir que o alimento engolido penetre nas vias respiratórias, causando engasgamento. O reves- timento interno da laringe apresenta pregas denominadas cordas vocais, que podem produzir sons durante a passagem do ar. Gra- ças à ação combinada da laringe, da boca, da língua e do nariz, podemos articular palavras e produzir diversos tipos de som.
5. A traquéia é um tubo de aproximadamente 1,5 cm de diâmetro
por 10 cm de comprimento, com paredes reforçadas por anéis cartilaginosos. Podemos sentir esses reforços passando os dedos na região anterior da garganta, logo abaixo do pomo-de-adão. A função dos reforços é manter a traquéia sempre aberta à passa- gem de ar para a respiração. Na região superior do peito, a traquéia divide-se em dois tubos curtos e também reforçados por anéis de cartilagem, os brônquios, que conduzem o ar aos pulmões.
6. Tanto a traquéia quanto os brônquios e os bronquíolos são re-
vestidos internamente por um epitélio ciliado, rico em células produtoras de muco. Partículas de poeira e bactérias em sus-
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pensão no ar aderem ao muco, sendo em seguida “varridas” em direção à garganta pelo batimento dos cílios. Ao chegar à faringe, o muco e as partículas aderidas são engolidos e vão para o tubo digestório, onde são digeridas.
7. Os pulmões humanos são dois órgãos esponjosos, com aproxima-
damente 25 cm de altura e 700 g de massa, localizados no interior da caixa torácica. O pulmão direito é ligeiramente maior que o esquerdo e está dividido em três partes, ou lóbulos; já o pulmão esquerdo tem apenas dois lóbulos. Pulmões de pessoas jovens têm cor rosada, que vai aos poucos escurecendo com a idade, devido ao acúmulo de impurezas presentes no ar. Os pulmões são envoltos por duas membranas denominadas pleuras. A pleu- ra interna está aderida à superfície pulmonar, enquanto a pleura externa está aderida à parede da caixa torácica. Entre as pleuras há um estreito espaço, preenchido por uma finíssima camada líquida. A tensão superficial desse líquido mantém unidas as duas pleuras, mas permite que elas deslizem uma sobre a outra, du- rante os movimentos respiratórios.
8. Cada pulmão é constituído por cerca de 150 milhões de alvéolos
pulmonares, pequenos sacos de paredes finas, formados por célu- las achatadas e recobertos por capilares sangüíneos. É exatamente na superfície dos alvéolos que ocorrem as trocas gasosas entre o sangue e o ar. Nesse processo, denominado hematose, o gás oxi- gênio difunde-se do ar dos alvéolos para o sangue dos capilares, enquanto o gás carbônico difunde-se no sentido inverso.
9. O ar dos pulmões é constantemente renovado, de modo a garan-
tir um suprimento contínuo de O2 ao sangue que circula pelos alvéolos pulmonares. Essa renovação de ar é o que se denomina ventilação pulmonar. Na espécie humana e nos outros mamífe- ros, a ventilação pulmonar depende principalmente da ação dos músculos que ligam as costelas entre si (músculos intercostais) e de uma membrana musculosa, espessa e resistente, o diafragma, que separa a cavidade torácica da cavidade abdominal.
10. A entrada de ar nos pulmões, chamada inspiração, dá-se pela
contração da musculatura do diafragma e dos músculos inter- costais. Com isso, o diafragma abaixa e as costelas elevam-se, o que aumenta o volume da caixa torácica e força o ar a entrar nos pulmões. A saída de ar dos pulmões é chamada expiração, e nela ocorre o oposto da inspiração: a musculatura do diafragma e os músculos intercostais relaxam. Com isso, o diafragma se eleva e as costelas abaixam, o que diminui o volume da caixa torácica, forçando o ar a sair dos pulmões.
11. Os centros nervosos que controlam a respiração localizam-se no
bulbo encefálico e na medula espinal. Em condições de repouso, nosso sistema nervoso produz, a cada 5 segundos aproximada- mente, impulsos nervosos que estimulam a contração da muscula- tura torácica e do diafragma, fazendo-nos inspirar. Quando nos exercitamos, as células musculares passam a executar mais respira- ção celular e, com isso, liberam mais CO2. Este combina-se com a água e origina (H2CO3), o que torna o sangue mais ácido. O au- mento da acidez sangüínea estimula o sistema nervoso a aumentar o número de impulsos enviados aos músculos envolvidos na respi- ração, o que causa aumento da freqüência respiratória. Se houver diminuição pronunciada da concentração de oxigênio no sangue, a freqüência respiratória também é aumentada. A diminuição no teor de oxigênio é detectada por receptores químicos localizados nas paredes da artéria aorta e da artéria carótida. Esses receptores enviam, então, mensagens ao sistema nervoso para que este au- mente a freqüência respiratória.
12. Nos alvéolos pulmonares ocorre o fenômeno-chave da respira-
ção: a hematose. Nesse processo, o O2 presente no ar dos alvéo- los difunde-se para os capilares sangüíneos e penetra nas he- mácias, onde se combina com a hemoglobina aí presente. Cada molécula de hemoglobina é formada por quatro cadeias poli-
peptídicas (isto é, por quatro seqüências de aminoácidos), cada uma delas combinada a um grupo químico que contém ferro, chamado de grupo heme. Geralmente, quatro moléculas de O2 ligam-se a uma única molécula de hemoglobina, formando um complexo instável, a oxiemoglobina (HbO2). Nessa forma com- binada, o O2 viaja pelo corpo, chegando aos capilares sangüí- neos de todos os tecidos.
13. As moléculas de CO2 geradas na respiração celular difundem-se para o líquido que banha os tecidos e são absorvidas pelos capila- res. Cerca de 5% a 7% do CO2 permanece dissolvido no plasma sangüíneo. Outros 23% se associam a grupos amina da própria hemoglobina, formando a carboemoglobina. A maior parte do CO2, também no interior das hemácias, reage com água e forma ácido carbônico (H2CO3), que rapidamente se dissocia em íons H⫹ e íons bicarbonato (HCO⫺
3). Essa reação é catalisada pela enzima anidrase carbônica. Os íons H⫹ associam-se a moléculas de hemoglobina, que passa a ser chamada de hemoglobina reduzida e é representa- da pela sigla Hhb. Os íons bicarbonato saem das hemácias e vão para o plasma sangüíneo, onde ajudam a controlar o grau de aci- dez do sangue.
14. As trocas gasosas entre o ar e as superfícies respiratórias ocor-
rem por difusão. Em linhas gerais, difusão é o movimento de partículas da região em que elas estão em maior concentração para outra, em que sua concentração é menor. Os químicos cos- tumam expressar a concentração de um determinado gás no ar em termos de sua pressão parcial de difusão. No ar que inspira- mos, a pressão parcial de O2 (pO2) é cerca de 160 mm Hg e a pressão parcial de CO2 (pCO2) é cerca de 0,23 mm Hg. No inte- rior dos pulmões, o ar inspirado mistura-se ao ar residual ali pre- sente e, com isso, as pressões parciais do O2 e do CO2 passam a ser, respectivamente, da ordem de 104 mm Hg e 40 mm Hg. No sangue que chega aos capilares sangüíneos pulmonares, a pO2 é da ordem de 40 mm Hg e a pCO2 da ordem de 45 mm Hg. Assim, como a pO2 do ar pulmonar (104 mm Hg) é maior que a do sangue dos capilares pulmonares (40 mm Hg), ocorre difusão de O2 do ar alveolar para o sangue. Por outro lado, como a pCO2 do sangue dos capilares (45 mm Hg) é maior que a pCO2 do ar alveolar (40 mm Hg), ocorre difusão de CO2 do sangue para o ar alveolar. Ao passar pelos capilares dos tecidos corporais, onde a pO2 é da ordem de 40 mm Hg e a pCO2 da ordem de 45 mm Hg, o sangue oxigenado nos pulmões (pO2 ⯝ 100 mm Hg e pCO2 ⯝ 45 mm Hg) cede O2 e adquire CO2.
15. Mantendo experimentalmente o pH de um meio constante e va-
riando a concentração de oxigênio (pO2), verifica-se que a quanti- dade de moléculas de oxigênio ligadas à hemoglobina aumenta pro- gressivamente até que não haja mais sítios de ligação disponíveis, quando se atinge a saturação completa da hemoglobina pelo O2. Representando-se os dados obtidos em um gráfico, com a porcen- tagem de oxi-hemoglobina expressa no eixo das abscissas e a con- centração de O2 (pO2) expressa no eixo das ordenadas, obtém-se uma curva em forma de letra S (curva sigmóide), convencionalmente denominada curva de dissociação do oxigênio da hemoglobina.
16. A capacidade de a hemoglobina se ligar e se desligar das moléculas
de oxigênio depende da pO2 no meio, mas é também influenciada pelo pH local; o aumento da acidez do meio reduz a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio. Como o pH varia em função da concentração de CO2, quanto maior a pCO2 no local, menor a capacidade de a hemoglobina se manter ligada às moléculas de oxigênio. Assim, dois fatores contribuem para a liberação do oxigê- nio nos tecidos: a baixa pO2 e a grande acidez local devida à alta concentração de ácido carbônico (H2CO3), que se forma pela com- binação da água com o CO2 liberado pelas células.
17. A curva de dissociação do O2 da mioglobina situa-se bem à esquerda da curva da hemoglobina indicando que ela se liga mais fortemente ao oxigênio do que à hemoglobina. Assim,
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quando o sangue circula pelos capilares dos músculos, as fi- bras musculares absorvem oxigênio com maior avidez, uma vez que ele se liga mais fortemente à mioglobina presente nes- sas células que à hemoglobina presente nas hemácias. A curva correspondente à hemoglobina fetal também está à esquerda da curva da hemoglobina de adulto indicando sua maior avi- dez por oxigênio. Isso contribui para dar maior eficiência à pas- sagem de oxigênio do sangue da mãe para o sangue do feto, através da placenta.
18. O monóxido de carbono (CO) é produzido pela combustão in-
completa de substâncias orgânicas, combinando-se com molé- culas de hemoglobina e originando um composto estável, co- nhecido como carboxiemoglobina. A combinação do CO com a hemoglobina a inutiliza irreversivelmente para o transporte de O2. Assim, a respiração de ar rico em CO pode levar à morte, pois, nesse caso, grande parte da hemoglobina fica inutilizada e as células do corpo deixam de receber o suprimento necessário de O2 para se manterem ativas. Os sintomas da intoxicação por CO são os mesmos que ocorrem quando a pessoa é impedida de respirar; ele produz asfixia.
19. Sinusite é a inflamação de cavidades existentes nos ossos da
face, chamadas seios da face (em latim, sinus). Essas cavidades têm comunicação com as fossas nasais e podem ser invadidas por bactérias, que podem causar infecção. Na sinusite aguda, a pessoa tem dor em diversas regiões da face e há corrimento nasal mucoso.
20. A asma brônquica é uma doença pulmonar que se caracteriza
pela diminuição do diâmetro dos bronquíolos. A asma pode ter diversas causas, sendo a mais comum a alérgica. A crise asmáti- ca ocorre quando a musculatura lisa dos bronquíolos se contrai espasmodicamente. A mucosa que reveste internamente esses condutos respiratórios incha e passa a produzir mais secreção, o que contribui para diminuir ainda mais o diâmetro dos bron- quíolos. Essa obstrução causa sufocamento parcial, com aumento do esforço respiratório. A dificuldade respiratória prejudica a oxi- genação do sangue e, em casos muito graves, pode ocorrer cianose (coloração azulada da pele e das mucosas), provocada pelo acúmulo de CO2 no sangue.
21. Bronquite crônica e enfisema pulmonar são doenças causadas
por obstrução pulmonar e estão ligadas ao hábito de fumar e à poluição do ar. Mais de 75% dos pacientes com bronquite crô- nica são ou foram fumantes. O enfisema é muito raro em pes- soas que nunca fumaram. Na bronquite crônica, os bronquíolos secretam quantidade excessiva de muco, tornando-se compri- midos e inflamados. Os cílios do epitélio bronquiolar deixam de bater, e muco e partículas de sujeira vão-se acumulando. Com isso a passagem de ar é dificultada, a respiração torna-se curta e são constantes os acessos de tosse. Pessoas com bronquite crô- nica, em geral, acabam por desenvolver enfisema, que é a obs- trução completa dos bronquíolos, com aumento da resistência à passagem de ar, principalmente durante as expirações. Pode ocorrer, então, rompimento das paredes dos alvéolos, com for- mação de grandes cavidades nos pulmões. Isso diminui a efi- ciência dos pulmões em absorver oxigênio, e há sobrecarga do coração como forma de compensar a deficiência pulmonar. A sobrecarga leva a maioria dos pacientes com enfisema a morrer de insuficiência cardíaca.
22. O termo excreção refere-se a qualquer processo por meio do
qual um organismo se livra dos produtos indesejáveis produzi- dos em seu metabolismo. Por meio do sistema urinário nosso corpo se livra de diversas substâncias que podem prejudicar o organismo, principalmente da uréia, uma substância gerada no fígado como produto do metabolismo de compostos nitroge- nados, especialmente de aminoácidos.
23. O sistema urinário humano é formado por um par de rins, ór-
gãos responsáveis pela filtração do sangue e formação da urina; pelas vias uriníferas, compostas por um par de pelves renais, ou bacinetes, e um par de ureteres, cuja função é levar a urina até a bexiga urinária, onde ela fica armazenada até ser eliminada do corpo através da uretra.
24. Nefros são as unidades responsáveis pela formação da urina.
Eles ficam localizados na porção mais externa dos rins, o córtex renal; são estruturas tubulares que possuem, em uma das extre- midades, uma expansão em forma de taça, a cápsula renal, onde ocorre a filtração do sangue.
25. O sangue a ser filtrado chega ao rim pela artéria renal, que se
ramifica muito no interior do órgão, originando grande número de pequenas artérias, denominadas arteríolas aferentes. Cada uma dessas arteríolas penetra na cápsula renal de um nefro, onde se ramifica formando um enovelado de capilares, o glomérulo renal. O sangue penetra nos capilares do glomérulo sob alta pressão (entre 70 mm Hg e 80 mm Hg), o que força a saída de líquido sangüíneo para a cápsula renal. Esse líquido que extravasa do sangue, conhecido como filtrado glomerular, ou urina inicial, cons- titui-se de diversas moléculas de pequeno tamanho, tais como água, uréia, glicose, aminoácidos, sais etc., dissolvidas em água. O filtrado passa da cápsula para o túbulo renal, onde sua compo- sição química ainda é semelhante à do plasma sangüíneo, com a diferença de que não possui células, nem proteínas e lipídios; es- tas duas últimas substâncias têm moléculas grandes e por isso incapazes de atravessar as paredes dos capilares glomerulares. Diariamente, passam pelos rins de uma pessoa quase 2.000 L de sangue, formando-se cerca de 160 L de filtrado glomerular.
26. No decorrer do trajeto do filtrado glomerular através do túbulo
contorcido proximal, ocorre reabsorção de grande parte das subs- tâncias e da água que o constitui. Em condições normais, retornam ao sangue: toda a glicose, todos os aminoácidos, to- das as vitaminas e grande parte dos sais, entre outras substâncias. No caso de alguma dessas substâncias estar em concentração anormalmente elevada no sangue, ela não é totalmente absor- vida e parte é excretada na urina. É isso que acontece quando a pessoa é portadora de diabete melito; a alta concentração de glicose no sangue faz com que parte desse açúcar não seja reabsorvido pelo túbulo renal, sendo eliminado na urina. Na re- gião da alça néfrica, ocorre principalmente reabsorção de água do filtrado, que vai se tornando cada vez mais concentrado. As células da parede do túbulo contorcido distal absorvem ati- vamente dos capilares ao redor substâncias indesejáveis como ácido úrico e amônia, entre outras, e as lançam na urina em formação. Ao fim do percurso pelo túbulo do nefro, o filtrado glomerular está transformado em um fluido aquoso, de cor ama- relada, que contém predominantemente uréia, além de quan- tidades menores de amônia, ácido úrico e sais; é a urina. Dos 160 L de filtrado glomerular produzidos diariamente nos rins de uma pessoa, forma-se apenas cerca de 1,5 L de urina.
27. A urina produzida nos nefros é despejada em ductos coletores
que se agrupam na medula renal originando estruturas com for- ma triangular, conhecidas como pirâmides renais. No vértice de cada pirâmide, denominado papila renal, localizam-se os orifí- cios dos ductos coletores da urina produzida pelos nefros. Atra- vés deles a urina é lançada nos cálices menores, que se reúnem para formar os cálices maiores. Desses a urina passa para a pelve renal que a conduz ao ureter.
28. O hormônio antidiurético, conhecido como ADH, controla a reabsor-
ção de água pelos rins. Esse hormônio é sintetizado no hipotála- mo (uma região do encéfalo) e armazenado na parte posterior da glândula hipófise, que o libera no sangue. O ADH atua sobre os túbulos renais, provocando aumento da reabsorção de água do filtrado glomerular.
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29. A quantidade de sódio (Na⫹) no sangue é controlada pelo hor- mônio aldosterona, secretado pelo córtex da glândula supra- renal. Quando a quantidade de sódio no sangue baixa, aumen- ta a secreção do hormônio aldosterona, o qual atua sobre os túbulos contorcidos distais e sobre os ductos coletores, estimu- lando a reabsorção de sódio do filtrado glomerular. A secreção do hormônio aldosterona, por sua vez, é regulada pela enzima renina e pelo peptídio angiotensina. Se a pressão sangüínea di- minuir ou se a concentração de sódio no sangue abaixar, os rins liberam renina no sangue. A renina é uma enzima que catalisa a formação de uma proteína sangüínea chamada angiotensina a partir de um precursor denominado angiotensinogênio, presente no sangue e produzido pelo fígado. A angiotensina causa dimi- nuição do calibre dos vasos sangüíneos, o que provoca aumen- to da pressão arterial, estimulando a secreção de aldosterona. Essa, por sua vez, induz um aumento na reabsorção de sódio pelos rins.
30. Quando o volume de sangue aumenta, por exemplo, pela