MÓDULO 9 - Mecânica Respiratória

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MÓDULO 9: MECÂNICA RESPIRATÓRIA 
1. Quais são os músculos envolvidos na inspiração e expiração durante o repouso e o exercício? 
 
INSPIRAÇÃO NO REPOUSO: m. diafragma e mm. intercostais externos 
INSPIRAÇÃO NO EXERCÍCIO: esternocleidosmastóideo, dilatador da narina, escalenos... além dos 
músculos da boca 
 
A inspiração é um processo ativo dependente de trabalho muscular. Com contração do diafragma, 
principalmente, o músculo se abaixa e força os conteúdos abdominais para baixo e para a frente, 
aumentando a dimensão da caixa torácica. As margens costais também elevam-se e são 
movimentadas para fora, em um movimento de “alça de balde”. Com o aumento do volume 
torácico, diminui a pressão da cabidade torácica e dos pulmões, favorecendo a entrada de ar. 
 
EXPIRAÇÃO NO REPOUSO: retração passiva (pelas características elásticas do pulmão) – 
relaxamento dos músculos respiratórios 
EXPIRAÇÃO NO EXERCÍCIO: intercostais internos, reto abdominal, oblíquo interno e externo e 
transverso. 
 
A expiração em repouso é passiva – não requer trabalho muscular nem gasto de energia, havendo 
apenas o relaxamento dos músculos empregados na inspiração. Assim, há retração da caixa 
torácica e dos pulmões devido às forças elásticas, favorecendo a saída de ar. 
Durante a expiração forçada, porém, como no exercício físico, a expiração conta com a ação da 
musculatura, tracionando as costelas para baixo e para dentro e reduzindo ainda mais o volume 
torácico. 
 
 
2. Quais são os valores normais das pressões alveolares e intrapleurais durante o ciclo respiratório? 
Explique por que a pressão intrapleural é menor que a pressão alveolar. 
 
PRÉ-INSPIRAÇÃO: 
Alveolar: próximo de 0 cmH20 (equilíbrio com a pressão atmosférica) 
Intrapleural: próximo de - 5cmH20 
 
DURANTE A INSPIRAÇÃO: 
Alveolar: varia até – 1 cmH20 
Intrapleural: varia até cerca de - 7cmH20 
 
INÍCIO DA EXPIRAÇÃO: 
Alveolar: vai até 1 cmH20 
Intrapleural: - 8cmH20 
 
FIM DA EXPIRAÇÃO: 
Alveolar: volta a 0 cmH20 
Intrapleural: - 5 cmH20 
 
A pressão intrapleural é menos do que a pressão alveolar porque o líquido intrapleural é retirado 
da cavidade intrapleural pelo sistema linfático, criando uma pressão negativa. Essa menor pressão 
permite que ocorra expansão dos alvéolos pulmonares durante a inspiração. Já o alvéolo faz parte 
de um sistema aberto à atmosfera e, sendo assim, sua pressão viária, mas entra em equilíbrio em 
algum momento com a pressão atmosférica. 
 
3. Desenhe a curva pressão-volume dos pulmões (diagrama de complacência). Explique a histerese 
da curva. 
 
O diagrama acima relaciona as alterações do volume pulmonar com as mudanças da pressão 
transpulmonar. Observe que a relação é diferente para a inspiração e para a expiração. As duas curvas são 
denominadas de curva de complacência inspiratória e curva de complacência expiratória. 
As características desse diagrama de complacência são determinadas por 2 fatores: 
• A força elástica do tecido pulmonar propriamente dito; - é determinada em grande parte pelas 
fibras de elastina e de colágeno entrelaçadas no parênquima pulmonar. Em pulmões vazios, essas 
fibras estão contraídas e dobradas; nos pulmões expandidos, estão estiradas e desdobradas. 
• As forças elásticas causadas pela tensão superficial do líquido que reveste as paredes internas dos 
alvéolos e outros espaços aéreos pulmonares. – quando os pulmões estão cheios de ar, há uma 
interface entre o líquido alveolar e o ar no interior do alvéolo. Note, no gráfico abaixo, que se os 
pulmões estiverem cheios de solução 
salina, não haverá essa interface e o efeito 
da tensão superficial não estará presente – 
de forma que apenas as forças elásticas 
dos tecidos estarão atuantes. 
 
Histerese é um fenômeno no qual um material 
responde de forma distinta na aplicação de um 
estímulo e na retirada desse mesmo estímulo. A 
histerese pulmonar demonstra que o volume 
pulmonar é sempre maior durante a 
desinsuflação que durante a insuflação, com 
pressões iguais. 
A histerese, ou seja, o diferente comportamento pulmonar durante a inspiração e expiração deve-se , 
assim, aos seguintes fatos: 
Durante a inspiração, os pulmões devem vencer as forças elásticas do pulmão e as forças de tensão 
superficial da água, de modo que a expansão da caixa torácica é dificultada – requer uma maior pressão 
para variar um certo volume. 
Já durante a expansão, o processo é passivo, visto que em função das próprias forças elásticas, o pulmão já 
possui a tendência de colabar. 
 
4. Considerando a lei de Laplace, explique a importância da tensão superficial na superfície do 
alvéolo. Discuta o papel do surfactante pulmonar na redução da tensão superficial. 
A lei de Laplace descreve a relação entre a tensão superficial (T), a pressão (P), o raio (r) : 
Analisando a fórmula, temos: 
→ Quanto maior o raio do alvéolo, menor é a pressão colapsante gerada pela tensão superficial da 
água. Sendo assim, menor é a pressão exigida para manterem-se abertos. 
→ Se o raio do alvéolo é pequeno, a água na superfície alveolar irá se atrair mais fortemente e assim, 
haverá uma maior pressão colapsante. Dessa forma, será exigida uma maior pressão para evitar o 
colapso. 
A tensão superficial de água na superfície alveolar decorre da tendência que as moléculas têm de interagir 
umas com as outras e, consequentemente, colapsar o alvéolo. Ela é importante para permitir o processo 
passivo da expiração, auxiliando no colabamento dos alvéolos pulmonares através da força de contração 
da água. 
O surfactante promove a redução da tensão superficial da água, reduzindo as forças intermoleculares 
entre as moléculas de água. Em outras palavras, o surfactante evita que as moléculas de água se 
contraiam, estabilizando os alvéolos e reduzindo a tendência de os alvéolos menores se colapsarem. 
Ele faz com que a tensão superficial alveolar varie de acordo com a variação de área, de modo que a 
pressão colapsante sobre os alvéolos se mantenha igual, mesmo que haja variação de raio entre eles – 
compensando, assim, a Lei de Laplace. 
 Com o surfactante, os alvéolos ficam secos e dilatados, permitindo o processo inspiratório. 
 
 
5. Discuta a curva pressão-volume do pulmão, mostrando o trabalho inspiratório. 
No processo inspiratório, evidencia-se que a curva pressão x volume requer inicialmente um elevado 
aumento de pressão para elevar uma unidade de volume. Isso decorre do fato de que, a princípio, o 
processo inspiratório requer o vencimento da força da tensão superficial da água e das forças elásticas do 
pulmão. 
Assim sendo, no segmento inicial da curva respiratória, há pouca inclinação da curva, indicando a grande 
dificuldade inicial de vencer as resistências. Note o fato de que qualquer material com propriedades 
elásticas tende a necessitar de maior trabalho inicial para vencer essa propriedade elástica (resposta do 
professor). Nesse início da curva, o trabalho é grande, para uma grande variação de pressão, que causa 
pouca variação de volume. 
 
No meio da curva, todas as resistências mencionadas continuam agindo, mas já foi vencida a resistência 
elástica inicial, então o parênquima pulmonar responde melhor ao trabalho da musculatura inspiratória. 
Nessa região da curva, observa-se quase uma reta com maior inclinação que o segmento inicial; menos 
trabalho é exigido, e esse trabalho, mesmo causando menores variações de pressão, causa maior aumento 
do volume pulmonar. 
 
No final da curva, há uma queda abrupta da inclinação. Isso se deve à limitação da caixa torácica e da 
complacência pulmonar, que exigem que a expansão vá se reduzindo, à medida que se aumenta a pressão. 
Inclusive, há mecanismos que protegem o parênquima pulmonar do estiramento excessivo, além da 
própria limitação da caixa torácica. Assim, no final do processo inspiratório, o trabalho pode até realizarmaiores variações de pressão, mas não exerce grandes expansões de volume, pois há limitações físicas que 
impedem a expansão. 
 
 
No experimento com solução salina, na qual não há tensão superficial da água, evidencia-se que há 
atuação apenas das forças elásticas, evidenciando uma menor complacência. 
 
 
6.Explique qual é a diferença entre espaço morto anatômico e fisiológico. 
Espaço morto anatômico consiste na via condutora do sistema respiratório, a qual não pode realizar trocas 
gasosas. Ele compreende a porção entre a narina e laringe até os bronquíolos terminais, onde há apenas 
condução de ar. 
Já espaço morto fisiológico consiste em porções das vias respiratórias, que normalmente possuem 
capacidade de realizar trocas gasosas, mas por algum motivo não podem fazê-lo. Isso pode ocorrer, por 
exemplo, em situações nas quais o pulmão esteja encharcado ou submetido a um baixo gradiente de 
pressão (como ocorre quando estamos em altas altitudes), o que dificulta e até impede a expansão 
alveolar. 
 
 7. Quais os fatores que determinam a resistência das vias aéreas? 
Quanto maior o calibre das vias aéreas, menor a resistência e maior a condutância. Quanto menor o 
calibre, maior a resistência e menor a condutância. 
Além disso, o volume pulmonar influencia diretamente no calibre não só da árvore brônquica, como 
também das artérias e veias do pulmão. Conforme se aumenta o volume pulmonar, o parênquima elástico 
se expande e, como o parênquima está preso às vias condutoras e aos vasos, ele exerce uma tração radial 
que aumenta o calibre dos mesmos. O inverso também é verdadeiro, visto que a redução do volume 
pulmonar exerce uma diminuição da luz da árvore brônquica e dos vasos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Num primeiro momento, pensa-se que as regiões de maior resistência seriam as de menor diâmetro. No 
entanto, conforme vai se ramificando a árvore brônquica, vai-se aumentando o número de túbulos 
paralelos que, somados, vão gerar uma área de secção transversal maior que o das gerações de ramos 
mais proximais. Então, à medida que se desce na árvore brônquica, observa-se um aumento do número de 
vias aéreas, e isso reduz muito a resistência. 
 
8. Por que a resistência das vias aéreas é diminuída em altos volumes pulmonares? 
Em altos volumes pulmonares, os pulmões estão expandidos e as fibras elásticas de seu parênquima estão 
esticadas. Isso diminui a resistência das vias aéreas, uma vez que o diâmetro do calibre é maior. 
Consequentemente, o fluxo de ar é maior e as trocas gasosas são facilitadas. 
9. Quais os efeitos de uma ativação simpática, ou parassimpática, sobre a resistência à passagem do ar 
nas vias aéreas inferiores? Justifique sua resposta considerando os neurotransmissores e receptores 
envolvidos. 
SIMPÁTICA: neurotransmissor noradrenalina se liga a receptores adrenérgicos beta 2, abrindo canais de 
potássio que hiperpolarizam a célula muscular lisa e impedem sua contração, permitindo a 
broncodilatação. Com isso, o calibre das vias aéreas aumenta, diminuindo a resistência e aumentando o 
fluxo de ar. 
PARASSIMPÁTICO: neurotransmissor acetilcolina se liga a receptores colinérgicos muscarínicos e, por meio 
de cascatas intracelulares, leva à produção de IP3, o qual mobiliza a liberação de cálcio do RE e promove a 
contração da célula muscular lisa dos bronquíolos, diminuindo o calibre das vias aéreas, aumentando a 
resistência e diminuindo o fluxo de ar.