BIOFÍSICA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO

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BIOFÍSICA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO
Prof. BRUNO PORTO
Generalidades:
Definição: trocas gasosas, entre organismo e ambiente;
Compreende órgãos tubulares e alveolares;
Localização: cabeça, pescoço e cav.torácica.
Divisão:
 - parte condutora
 - parte respiratória
VENTILAÇÃO PULMONAR
É o movimento de gases para dentro e fora dos pulmões - inspiração e expiração.
As necessidades metabólicas de oxigênio requerem que um indivíduo leve um certo volume de ar para os alvéolos a cada minuto – volume corrente.
Número de respirações por minuto - frequência respiratória.
VOLUMES PULMONARES
Volume corrente – volume de ar que enche os alvéolos + o volume que preenche as vias respiratórias (500ml).
Volume inspiratório de reserva – é o volume adicional que pode ser inspirado acima do volume corrente (3.000 ml).
Volume expiratório de reserva – é o volume adicional que pode ser expirado abaixo do volume corrente (1.200 ml).
Volume residual – é o volume de gás que resta nos pulmões após uma expiração máxima forçada; não pode ser medido numa espirometria (1.200 ml).
CAPACIDADES PULMONARES
Capacidade inspiratória - volume corrente + volume inspiratório de reserva (3.500 ml).
Capacidade funcional residual – volume expiratório de reserva + volume residual (2.400 ml).
Capacidade vital – capacidade inspiratória + volume expiratório de reserva (4.700 ml).
Capacidade pulmonar total – inclui todos os volumes pulmonares; capacidade vital + volume residual (5.900 ml).
VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
ESPAÇO MORTO
Como não ocorre troca de gases nas vias aéreas condutoras, elas são também denominadas de espaço morto anatômico.
Assim quando é inspirado um volume corrente de 500 ml, nem todos os 500 ml atingem os alvéolos para a troca de gases. 
Existe também um espaço morto dentro dos alvéolos, denominado de espaço morto alveolar.
O espaço morto alveolar - é composto do ar que ventila os alvéolos que são poucos perfundidos pelo sangue, de modo que não pode ocorrer troca gasosa de maneira ideal.
Espaço morto fisiológico – é o volume total dos pulmões que não participa da troca de gases. Inclui o espaço morto anatômico e o espaço morto funcional dos alvéolos.
MECÂNICA RESPIRATÓRIA
Inspiração:
 - contração dos músculos intercostais e do diafragma;
volume pulmonar aumenta;
- pressão interna diminui e ar entra; 
Expiração:
relaxamento da musculatura intercostal e do diafragma;
volume pulmonar diminui;
pressão interna aumenta e o ar saí
TIPOS DE RESPIRAÇÃO
Respiração abdominal:
Predomina na respiração normal, calma e tranquila.
Movimentos visíveis do abdome.
Distende durante a inspiração.
Recolhe durante a expiração.
Ex: pleurite (inflamação da pleura) - a abdominal é mais pronunciada.
Respiração costal:
Movimento pronunciado das costelas.
Ex: peritonite (inflamação do peritônio) - a costal predomina.
ESTADOS DE RESPIRAÇÃO
Relacionado com variação da frequência dos ciclos respiratórios e/ou da profundidade da respiração.
Eupnéia - Respiração normal.
Dispnéia - Respiração difícil ocorre um esforço para respirar. Ex: edema pulmonar.
Hiperpnéia - Há um aumento da profundidade, frequência ou ambos. Ex: exercício físico.
Polipnéia - É uma respiração rápida e superficial. Ex: febre alta (pirexia) – respiração ofegante.
Apnéia - Cessação da respiração e pode ser um estado transitório. Ex: anestesia.
TERMOS DESCRITIVOS
Anóxia – falta de O2.
Hipóxia – diminuição de O2.
Capnia – termo relacionado ao gás carbônico.
Hipercapnia – aumento da PCO2.
Hipocapnia – diminuição da PCO2.
Asfixia – hipóxia + hipercapnia
Enfisema – destruição da organização alveolar.
Edema – acúmulo de líquidos no pulmão.
Atelectasia – colabamento do pulmão.
Pneumonia – inflamação do pulmão.
Hematose
(troca de gases por difusão)
Processo de oxigenação do sangue
local de ocorrência: alvéolos
captura do oxigênio após a liberação do gás carbônico nos alvéolos. 
Obs.: a hemoglobina carrega os gases:
 - Carbo-hemoglobina
 - oxi-hemoglobina
SUFACTANTE
Mistura lipoproteica com propriedades tensoativas produzido pelos pneumócitos tipo II. 
Função: 
Aumentar a complacência pulmonar e consequentemente diminuir o esforço respiratório.
Evitar atelectasia (colapso do parênquima pulmonar) no fim da expiração.
- Facilitar o recrutamento do parênquima colapsado.
Trocas Gasosas
Os gases difundem através dos gradientes de pressão parcial, de regiões de alta pressão parcial para regiões de baixa pressão parcial.
 Respiração externa: o O2 é carregado dos alvéolos para dentro dos capilares pulmonares e o CO2 descarregado dos capilares pulmonares para dentro dos alvéolos. 
Respiração interna: o O2 é descarregado dos capilares sistêmicos para dentro das células e o CO2 carregado das células para dentro dos capilares sistêmicos.
 O gás carbônico difunde-se melhor através das membranas por ser mais lipossolúvel.
Cerca de 80% do CO2 ocorre na forma de bicarbonato (HCO3-) resultante da reação de hidratação:
 CO2 + H2O > H2CO3 > H+ + HCO-3
O oxigênio é pouco hidrossolúvel (não se difunde totalmente no plasma) se liga a um pigmento chamado hemoglobina - Hb (oxiemoglobina).
TRANSPORTE DE GASES NO SANGUE
O transporte de gás OXIGÊNIO está a cargo da hemoglobina, proteína presente nas hemácias.
Cada molécula de hemoglobina combina-se com 4 moléculas de gás oxigênio, formando a oxi-hemoglobina.
Nos tecidos ocorre um processo inverso: o gás oxigênio dissocia-se da hemoglobina e difunde-se pelo líquido tissular, atingindo as células.
OBS.: Monóxido de carbono tem 200 X mais afinidade pela hemoglobina que o oxigênio (competição). Sua ligação com a hemoglobina reduz o teor de oxigênio.
GÁS CARBÔNICO:
É transportado no sangue em solução no plasma a maior parte difunde-se para a o eritrócito numa combinação química.
Essas combinações químicas ocorrem dos tecidos para o plasma e podem ser revertidas quando o sangue venoso alcança o pulmão e o dióxido de carbono se difunde para o alvéolo. H2CO3 ↔ H+ + HCO-3(cerca de 70%) 
Cerca de 23% do gás carbônico liberado pelos tecidos associam-se à própria hemoglobina, formando a carboxihemoglobina. O restante dissolve-se no plasma.
Controle da Respiração
O ritmo respiratório basal é mantido pelo centro respiratório, localizado no bulbo. 
 Quimioreceptores controlam a PCO2, pH e PO2 dos sangue arterial e alteram o ritmo respiratório.
Concentração 
de oxigênio
conc. -
freq. respir
conc. - 
freq. respir
Concentração de
gás carbônico
conc. -
freq. respir
conc. - 
freq. respir
pH do sangue
Acidose - 
Alcalose - 
freq. respir
freq. respir
OBRIGADO!