Sistema Respiratório

(1)

(2)

INTRODU

Ç

_Ç

ÃO

_ÃO

O

sistema

respiratório

humano

é

constituído 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

(3)

AN

Á

TOMO

-

FISIOLOGIA DO

SISTEMA RESPIRAT

Ó

RIO

Divisão Estrutural do Sistema Respiratório

Sistema Respiratório Superior

Nariz, Faringe e estruturas associadas

Sistema Respiratório Inferior

(4)

AN

Á

TOMO

-

FISIOLOGIA DO

SISTEMA RESPIRAT

Ó

RIO

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;

(5)

POR

(6)

AN

Á

TOMO

-

FISIOLOGIA DO

SISTEMA RESPIRAT

Ó

RIO

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,

(7)

AN

Á

TOMO

-

FISIOLOGIA DO

SISTEMA RESPIRAT

Ó

RIO

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);

(8)

AN

Á

TOMO

-

FISIOLOGIA DO

SISTEMA RESPIRAT

Ó

RIO

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;

(9)

(10)

AN

Á

_Á

TOMO

_TOMO

-

_-

FISIOLOGIA DO

_{FISIOLOGIA DO}

SISTEMA RESPIRAT

Ó

_Ó

RIO

_RIO

Bronquíolos

Pequenos canais de

ar

Bifurcação

em

bronquíolos menores,

terminando

em

pequenas dilatações

denominadas

alvéolos.

(11)

AN

Á

_Á

TOMO

_TOMO

-

_-

FISIOLOGIA DO

_{FISIOLOGIA DO}

SISTEMA RESPIRAT

Ó

_Ó

RIO

_RIO

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

(12)

(13)

AN

Á

TOMO

-

FISIOLOGIA DO

SISTEMA RESPIRAT

Ó

RIO

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

(14)

ALV

(15)

VASCULARIZA

(16)

VENTILA

Ç

_Ç

ÃO PULMONAR

_{ÃO 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.

(17)

LEI DE BOYLE

Existe uma relação inversa entre volume

(18)

VENTILA

Ç

_Ç

ÃO PULMONAR

_{ÃO PULMONAR}

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.

(19)

VENTILA

Ç

ÃO PULMONAR

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.

(20)

M

(21)

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

(22)

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) –

(23)

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

(24)

Fatores Que Afetam a Ventilação

Pulmonar

Tensão superficial do

líquido alveolar

Surfactante

É uma mistura complexa

de diversos fosfolipídios, proteínas e íons.

Função: Diminuir a tensão

(25)

Fatores Que Afetam a Ventilação

Pulmonar

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 –

(26)

Fatores Que Afetam a Ventilação

Pulmonar

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.

(27)

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.

(28)

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

(29)

(30)

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 =

(31)

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

(32)

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

(33)

TRANSPORTE ATRAV

É

S DA

MEMBRANA

(34)

Troca de Oxigênio e Dióxido de

Carbono

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

(35)

Troca de Oxigênio e Dióxido de

Carbono

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;

(36)

RESPIRAÇÃO EXTERNA E

INTERNA

(37)

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;

(38)

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;

(39)

(40)

Respiração Externa e Interna

Respiração Externa

CO2 se difunde na direção

oposta – sangue

desoxigenado → alvéolo

PCO2 do sangue

desoxigenado = 45

mmHg;

PCO2 do ar alveolar = 40

mmHg

(41)

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

(42)

Respiração Externa e Interna

Respiração Interna

PCO2 sangue oxigenado nos capilares teciduais =

40 mmHg.

PCO2 células teciduais = 45 mmHg.

O sangue desoxigenado retorna para o coração e é

(43)

(44)

Transporte de O

2 e CO

2 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

(45)

Transporte de O

2 e CO

2 no

(46)

Transporte de O

2 e CO

2 no

Sangue

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

(47)

(48)

Transporte de O

2 Hemoglobina

Proteína do tipo globina. Grupo Heme

(49)

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

(50)

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

Fatores que afetam a afinidade

de hemoglobina pelo Oxigênio

(51)

TRANSPORTE DE

CO

2

2 Ligado a HB

Ligado a HB

(52)

Í

ons 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- _;

(53)

TRANSPORTE DE CO

2 SAÍDA DO TECIDO

(54)

TRANSPORTE DE CO

2

(55)

TRANSPORTE DE CO

2 HB E CLORETO

(56)

TRANSPORTE DE CO

2 HB E CLORETO

(57)

TRANSPORTE DE CO

2 H

+

e HCO

3

(58)

-TRANSPORTE DE CO

2 CHEGADA AO ALVÉOLO

(59)

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;

(60)

(61)

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.

(62)

ÁREA DE PERIODICIDADE

BULBAR

(63)

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.

(64)

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