SISTEMA RESPIRATÓRIO

A respiração fornecer oxigênio aos tecidos e remove dióxido de carbono dos mesmos, o processo de respiração é determinado pelo ciclo respiratório: inspiração e expiração (o tempo de duração deles é diferente), no qual há uma pausa entre os 2 processos.

Respiração dividida em 4 eventos principais:

Ventilação pulmonar: que se refere a entrada e saída de ar entre a atmosfera e os alvéolos pulmonares;
Difusão de oxigênio e de dióxido de carbono entre os alvéolos e o sangue;
Transporte de oxigênio e de dióxido de carbono no sangue e nos líquidos corporais;
Regulação da ventilação e de outros aspectos da respiração.

Figura 1: Representação da inspiração e expiração.

Inspiração: Quando o tronco encefálico reage a estímulos periféricos e centrais que percebem o excesso de gás carbônico e começa a entrada de ar. É um processo ativo, para que ela aconteça é preciso de sinais neurais e contração dos músculos. O ar entra nos pulmões pela contração da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma abaixa e as costelas elevam-se ocorrendo um aumento do volume da caixa torácica, fazendo assim, com que o ar entre nos pulmões. A elevação das costelas aumenta o diâmetro anteroposterior da caixa torácica, afastando o esterno da coluna e tornando as costelas mais horizontais, alavancadas pelos músculos intercostais, aumentando o espaço pulmonar.

Expiração: ocorre quando a inspiração é interrompida e o ar sai automaticamente, ou seja, é um processo involuntário. O diafragma e os músculos intercostais relaxam, diafragma se eleva e empurra as pleuras e as costelas abaixam, o volume da caixa torácica reduz e o ar sai.

Ambos os pulmões estão envolvidos por uma membrana serosa chamada pleura, que possui dois folhetos em continuidade: a pleura parietal e a pleura visceral que reveste o diafragma e a parte interna da caixa torácica e reveste internamente a caixa torácica (aderida ao pulmão), respectivamente.

Entre elas existe um espaço chamado espaço intrapleural que possui uma secreção para que não tenha atrito entre as pleuras. Ao tencionar o diafragma para baixo a pleura parietal é tencionada também, e como está em contato com a pleura visceral é puxada junto ocorrendo a extensão do pulmão.

A complacência é a capacidade que os pulmões possuem de se distender para acomodar o ar vindo das vias aéreas, já a elastância é a resistência que os pulmões possuem à deformação por forças estranhas (ceder a tração).

TRANSPORTE DE GASES

Para que a troca gasosa aconteça é necessário a presença de pequenas gotículas de água separadamente nos alvéolos que permite a absorção de gases de fora do tecido para dentro. Essas gotículas tendem a se juntar pela tenção superficial, ocorrendo um colabamento das vias aéreas, para que isso não ocorra existe uma mistura lipoproteica chamada surfactante que impede esse colabamento.

Esta substância é sintetizada pelos pneumócitos tipo II, produzida ao 7 mês de gestação e constantemente renovada por pneumócitos do tipo I e II, através do mecanismo de picnose e pelos macrófagos alveolares. Além da função de impedir o colabamento, a surfactante, por diminuir a tensão superficial automaticamente diminui a força necessária para a inspiração, facilitando a respiração durante a expiração.

Figura 2: Representação da surfactante no tecido pulmonar.

Fonte: (TUASAÚDE, 2019)

O O2 inspirado chega aos alvéolos pulmonares aonde, por difusão, o O2 passa para o sangue e o CO2 volta ao pulmões, o sangue que era venoso (rico em gás carbono) passa a ser chamado de sangue arterial (rico em oxigênio) que volta para a circulação sistêmica. Esse processo é chamado de troca gasosa.

Figura 3: Representação da troca gasosa

Fonte: (MELDAU, 2006-2019)

HEMOGLOBINA

A estrutura da hemoglobina é constituída por quatro grupos heme (uma molécula de protofirina IX) que possui um íon de ferro em seu centro, a molécula de oxigênio é ligada ao íon de ferro ferroso (Fe2+) dentro da hemoglobina para ser transportada, cada hemoglobina transporta quatro moléculas de oxigênio, cada uma em um grupo heme.

A saturação da hemoglobina depende do ph meio em que o eritrócito está presente e a disponibilidade de o2 livre. Se o meio estiver mais ácido a afinidade da hemoglobina pelo O2 é menor, se o ph estiver mais básico a afinidade pela hemoglobina aumenta.

Ph neutro é ideal para que a afinidade da hemoglobina com O2 esteja estável, assim o O2 se liga a hemoglobina nos capilares pulmonares e quando chega aos tecidos se desprende facilmente, liberando o oxigênio. Se ocorrer uma situação de acidose (Ph abaixo de 7,2) a hemoglobina perde a afinidade pelo oxigênio e não ocorre a saturação, chegando pouco oxigênio ao tecido, caso ocorra uma situação de alcalose (Ph maior 7,6) a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio aumenta, assim quando ela chega ao tecido o O2 não se desprende e não vai para o tecido.

Figura 4: Estrutura da hemoglobina

Fonte: (TODAMATÉRIA, 2018)

Gráfico 1: Afinidade da hemoglobina por O2

Fonte: (QUESTÃODEFISIO, 2013)

VOLUMES E CAPACIDADES RESPIRATÓRIAS

Título 1

Volume respiratório é a quantidade de ar envolvido na inspiração ou expiração já a capacidade respiratória é a soma dos volumes, a quantidade de ar que entra é igual a quantidade de ar que é liberado. Atualmente existem quatro tipos de volume e quatro tipos de capacidades pulmonares, são elas:

Volume corrente (VC): é a quantidade de ar que entra e sai do pulmão numa respiração norma, em números = 500ml
Volume de reserva inspiratória (VRI): é a quantidade máxima de ar que pode ser inspirada além da inspiração normal, em números = 3000ml
Volume de reserva expiratória (VRE): é a quantidade máxima de ar que pode ser expirada além da expiração normal, em números =1100ml
Volume residual (VR):é a quantidade de ar que permanece no pulmão após a expiração forçada, em números = 1200ml
Capacidade inspiratória (CI): é a quantidade máxima de ar que pode ser inspirada após a expiração normal, em números = 3500ml, sendo a soma do VC + VRI
Capacidade residual funcional (CRF): é a quantidade de ar que permanece no pulmão após uma expiração normal, em números =2300ml, sendo a soma do VRE+VR
Capacidade vital (CV): é a quantidade máxima de ar que pode ser inspirada após uma expiração forçada, em números = 4600ml, sendo a soma do VRI + VRE + VC
Capacidade pulmonar total (CPT): é a quantidade de ar que permanece no pulmão após uma inspiração máxima, em números =5800ml, sendo a soma do VRI + VRE + VC + VR

Figura 5: Representação dos volumes e capacidades respiratórias

Fonte: (FISIOFISIO, 2013)

CONTROLE NEURAL DO SISTEMA RESPIRATÓRIO

O bulbo é um dos principais controladores da respiração, ele possui grupo de neurônios respiratórios (inspiratórios e expiratórios), o principal nervo controlador da inspiração é o nervo frênico.

Os neurônios inspiratórios estimulam o nervo frênico que estimula a contração dos músculos intercostais externos e do diafragma, iniciando a inspiração, quando o volume de ar é máximo ocorre um reflexo nervoso que inibe o nervo frênico estimulando a contração dos músculos intercostais internos, iniciando a expiração. Os neurônios expiratórios podem estimulam voluntariamente os músculos intercostais internos numa respiração forçada, iniciando a expiração.

O controle neural está ligado a fatores químicos do sangue, concentração de CO2 que deixa o Ph ácido. O gás carbônico é produzido na mitocôndria celular e pela enzima anidrase carbônica (produzida na hemácia) catalisa a reação H2O + CO2, que formara ácido carbônico que por sua vês se dissociara em íons bicarbonato e H+ que é transportado no sangue até o pulmão aonde vira gás carbônico e é liberado.

Figura 6: Reação reversível da anidrase carbônica

Fonte: (SALABIOQUIMICA, 2015)

Caso ocorra aumento de gás carbônico, aumenta também a concentração de íon hidrogênio no sangue, deixando-o mais ácido, com o Ph baixo os neurônios da expiração são estimulados, liberando o máximo e gás carbônico do organismo.

Há neurônios que são chamados de grupos respiratórios que estão localizados no bulbo bilateralmente e são controlados por centros localizados na ponte, esses grupos possuem o controle neural da respiração e são divididos em dois grupos: respiratório Dorsal e Ventral, ambos os grupos são controlados por um centro chamado apnêustico possuindo neurônios que fornecem o processo respiratório, já o centro apnêustico é controlado pelo centro pneumotáxico que tem como função limitar a inspiração e a expansão pulmonar.

Grupo Respiratório Dorsal (GRD): São compostos por neurônios inspiratórios que enviam estímulos para os músculos inspiratórios como diafragma, intercostais externos e para o esternocleidomastoide, o GRD é localizado no Núcleo do Trato Solitário.

Grupo Respiratório Ventral (GRV): São compostos por neurônios inspiratórios e expiratórios, enviam estímulos para o músculo inspiratório acessório e para os músculos expiratórios. Esse grupo é maior utilizado na expiração forçada, está localizada em cada lado do bulbo.

Figura 7: Grupos respiratórios Dorsal e Ventral

Fonte: (ADAPTADO DA WIKIMEDIA COMMONS, 2018)

Além dos grupos respiratórios possuem mecanorreceptores para que a respiração ocorra adequadamente e sem complicações, são eles:

Receptores de estriamento que detectam a distensão pulmonar e são localizados nas paredes dos brônquios e bronquíolos.
Receptores justa alveolares que detectam edemas pulmonares e hiperestiramento e são localizados nos alvéolos.
Receptores musculares e articulares que detectam a hiperdistensão muscular e são localizados na caixa torácica.
Receptores de agentes irritantes que detectam poeira, agentes químicos e são localizados no parênquima pulmonar.

Os quimiorreceptores são receptores indicadores dos teores de O2 e CO2 e H+, são divididos em dois grupos: periféricos e centrais.

Os periféricos estão localizados na artéria carótida e na aorta, eles detectam a variação da pressão de oxigênio, gás carbônico e Ph no sangue arterial. Se ocorre a diminuição da pressão do oxigênio sanguíneo a quantidade de íons hidrogênios estará elevada deixando assim o Ph sanguíneo ácido, os quimiorreceptores localizados na carótida e artéria levam a informação aos centros respiratórios pelas nervos glossofaringeos e nervos vagos para normalizar a respiração, além disso quando a pressão de oxigênio é baixa são ativados os receptores de oxigênio na carótida, pois o oxigênio não chega nos receptores então os canais de potássio que geralmente ficam abertos se fecham e despolarizam a célula liberando dopamina nos neurônios respiratórios estimulando a inspiração.

Os quimiorreceptores centrais são localizados na porção bilateral da face ventral bulbo, ficam e três zonas: rostral, caudal e intermediaria que respondem a variação do Ph no cérebro. Os íons de hidrogênio e bicarbonato não atravessam a barreira hematoencefálica (possui a função de proteger o SNC de substancias neurotóxicas) mas o gás carbônico atravessa livremente a barreira e quando chega ao líquido cerebrospinal a anidrase carbônica libera H+ e HCO3-, o íon de hidrogênio deixa o Ph sanguíneo cerebral ácido, chegando aos quimiorreceptores centrais levando a hiperventilação.