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Sistema Respiratório Funções: •Troca de gases entre atmosfera e o sangue (Ventilação ou Respiração); •Regulação do pH; •Proteção; •Vocalização. Mecânica da respiração: •Troca de O2 e CO2 entre os pulmões e o sangue; •Transporte entre 02 e CO2 pelo sangue; •Troca de gases entre sangue e a célula. Funções e Mecânica da respiração Pulmão Anatomia funcional e trajeto do ar Vias aéreas: NÃO OCORRE TROCAS GASOSAS Alvéolos: OCORRE TROCAS GASOSAS Trato respiratório superior: boca, cavidade nasal, faringe e laringe Trato respiratório inferior: Traqueia, brônquios e bronquíolos 2 3 1 4 5 6 Bronquíolos 7 Alvéolos 8 Vias de condução Anatomia Funcional e vias de trocas (alvéolos) Alvéolos As vias aéreas aquecem, umedecem e filtram o ar inspirado Epitélio respiratório ciliado Sistemas de Condução e Troca O diâmetro das vias aéreas se tornam menores mas seu número aumenta Mecânica Ventilatória •O ar entra nos pulmões quando a pressão do ar dentro deles é menor do que a pressão do ar na atmosfera (Inspiração) •O ar sai dos pulmões quando a pressão dentro deles é maior do que a pressão na atmosfera (Expiração) Ventilação pulmonar Ventilação pulmonar • Inspiração: Expansão dos pulmões (contração dos músculos respiratórios) • Expiração: Redução dos pulmões (relaxamento dos músculos) Ventilação pulmonar O aumento do volume faz com que Com a diminuição do volume Ventilação pulmonar Músculos respiratórios Ventilação pulmonar Trocas •Tensão superficial Fina camada de líquido localizada entre as células alveoloares e o ar, que exerce uma força (Tensão superficial) – produz força pra dentro; Durante a respiração a tensão superficial deve ser superada para expandir os pulmões durante cada inspiração; Pulmões produzem o Surfactante: reduz a tensão alveolar; Síntese de surfactante se inicia no 6º mês de gestação. Fatores que influenciam a ventilação pulmonar Epitélio Pulmonar Surfactante Mais trabalho para expandir os alvéolos Diminui a resistência do pulmão ao estiramento •Complacência Refere-se a quanto esforço é necessário para estirar os pulmões e a parede torácica; Complacência alta: pulmões e cavidade torácica podem se expandir facilmente mas sua tensão superficial reduzida; Cicatrizes, Edema pulmonar, deficiência de surfactante: reduzem a complacência pulmonar Fatores que influenciam a ventilação pulmonar •Resistência O grau de contração ou relaxamento do músculo liso nas paredes das vias aéreas regula o diâmetro das vias aéreas e assim a resistência; Redução ou obstrução das vias aéreas, aumenta a resistência: enfisema, bronquite, resfriado Maior viscosidade do ar aumenta a resistência: Respirar em sauna Broncodilatação: reduz resistência Diminuição da pressão atmosférica, diminui a viscosidade: reduz a resistência ao fluxo de ar Fatores que influenciam a ventilação pulmonar •Em repouso, o adulto saudável respira, em média 12 a 20 vezes por minuto; •Cada inspiração e expiração movimentando cerca de 500 mL de ar para dentro e para fora dos pulmões; •No adulto, cerca de 70% do volume corrente (350 mL) alcançam a parte respiratória do sistema respiratório ; •Os outros 30% (150mL) vão para as vias aéreas condutoras: Traquéia e os brônquios Espaço morto anatômico. Volumes e capacidades pulmonares Espaço morto Hematose Difusão entre as membranas Trocas Hematose •O oxigênio não se dissolve facilmente na água cerca de 2% é dissolvido e transportado no plasma sanguíneo; •O restante do O2 (98%) – são ligados à hemoglobina e são transportado dentro dos eritrócitos (hemácias) Hemoglobina • Grande e complexa: 4 cadeias de proteínas globulares + 4 grupos heme ( 4 N e 1 Fe) • 4 átomos de Ferro liga-se a 4 moléculas de O2 Transporte Hemoglobina Curva de Dissociação da Hemoglobina • A hemoglobina torna-se saturada com o aumento da pressão de oxigênio Fatores que alteram a afinidade da Hb por O2 Fatores que alteram a afinidade da Hb por O2 Transporte de CO2 • CO2 é mais solúvel nos líquidos do que O2; • O CO2 é transportado de 3 maneiras: 7% se dissolvem no plasma 93% se difunde nos eritrócitos (23% se ligam a hemoglobina e 70% são convertidos em íon bicarbonato); • As células produzem mais CO2 que o plasma pode dissolver podendo elevar a PCO2 . Transporte de CO2 • A elevada PCO2 causa uma alteração de pH (acidose) podendo causar desnaturação das proteínas, deprimir as funções do sistema nervoso central; •CO2 é um produto residual potencialmente tóxico. Importância da remoção de CO2 •CO2 molécula apolar; • Alta concentração de CO2 no sangue pode trazer problemas (bolhas que bloqueia o fluxo de ar); •Conversão: •Meio adicional do transporte do CO2; • O HCO3- pode atuar como tampão para ácidos metabólicos, ajudando a estabilizar o pH do organismo Conversão de CO2 em íon bicarbonato •Tamponamento do H+ pela hemoglobina, impedindo grandes mudanças no pH do corpo. •Quando o oxigênio deixa a molécula de hemoglobina, nas células, o CO2 liga-se a hemoglobina livre, fomando carbaminoemoglobina Hemoglobina e H+ – Hemoglobina e CO2 Transporte e remoção do CO2 •Equilíbrio: remove-se sHCO3- dos eritrócitos •Desvio de cloreto •Estabilizar o pH Transporte – Tecidos Capilares MET Efeito Bohr [H+] afinidade da Hb pelo O2 Transporte – Capilares Alvéolos Regulação do pH corpóreo Sistemas tampões metabólicos Compensação respiratória (Exalação de CO2) Sistema Renal (Excreção de H+) • Respiração normal: volume durante uma respiração espontanea 500mL; •Volume de reserva inspiratório (inspiração ao máximo) = 3.000 mL; •Volume de reserva expiratório (expiração ao máximo) = 1.100 mL; •Volume residual (ar que permanece nos pulmões mesmo depois da expiração forçada) = 1200 mL Volume • Rede de neurônios do tronco encefálico controla a respiração; •Neurônios concentrados em 2 áreas do bulbo: Grupo respiratório dorsal: inspiração (sinais para o diafragma, músculos intercostais e escalenos) Grupo respiratório ventral: expiração (controlam músculos da faringe, abdominais e intercostais) •Na ponte: Grupo respiratórios da ponte e seus neurônios: influenciam o final e término da inspiração e ajudam a coordenar o ritmo respiratório Controle Centro de Controle Respiratório Estímulos aferentes - receptores Respondem a diversos estímulos: Químicos Mecânicos CO2, O2 e pH Estiramento Quimiorreceptores periféricos •Bilateralmente na bifurcação da artéria Carótida • Ao redor da porção inicial da artéria Aorta •Detectam mudanças na PO2, PCO2, PpH no plasma Acionamento Quimiorreceptores centrais Localizados na face ventral do bulbo: zonas quimicamente sensíveis São sensíveis a alteração da PCO2 no LCE (Líquidocerebrospinal) Acionamento Receptores de estiramento pulmonar • Localizados: musculatura lisa de traquéia à bronquíolos • Quando o volume de uma respiração (volume corrente) excede um certo volume • PA Centro respiratório nervos vagos: auxílio no término da inspiração Receptores de irritação Mecanorreceptores: traquéia, brônquios e bronquíolos Detecção de pequenas deformações da superfície das vias aéreas (corpos estranhos) Enviam sinais para o SNC, que provocam a broncoconstrição, tosse, espirros Receptores articulares Impulsos aferentes Aumento da ventilação Movimento articular Resposta inicial ao exercício Papel dos centros superiores Córtex e tálamo não são necessários para a ventilação Controle voluntário ou comportamental: fonação, emoção, sistema nervoso autônomo (tremor, vômito), postura, mastigação Caso o tronco encefálico acima da ponte seja lesado, os ciclos respiratórios continuam normais Padrão gerador central SNC – integração de todos os grupos neuronais – movimentos respiratórios SNC Produz o ritmo respiratório Adapta este padrão a diferentes situações Integra os movimentos respiratórios com outras atividades corporais Padrão gerador central Padrão gerador central Curiosidades!!! •POR QUE O BAFO É 'QUENTE' MAS O SOPRO É 'GELADINHO'? Quando você inspira e segura o ar nos pulmões, o seu corpo funciona como uma "fonte quente" pois, por estar numa temperatura maior, vai aquecer o ar. Quanto mais tempo segurar o ar nos pulmões, mais perto dos 36,5oC ele vai chegar. Assim, quando você expira com a boca aberta, o ar sai sensivelmente mais "quente" do que entrou e por isso dizemos que o bafo é "quente”. Mas, quando você sopra o ar sai mais "frio”. O gás sai da boca, pelo biquinho, tão rapidamente que não dá tempo de trocar calor, de ser aquecido Curiosidades!!! •Por que é impossível espirrar de olhos abertos? Quando uma partícula estranha entra no corpo pelas vias nasais, estimula os receptores que, por meio do nervo trigêmio (que coordena os movimentos da face), avisam o tronco encefálico que é hora de entrar em ação. Ao receber a mensagem, o tronco encefálico reage imediatamente à invasão, gerando uma série de impulso motores que contraem o abdômen, o tórax e o diafragma, até chegar ao nervo facial. Os reflexos que chegam ao nervo facial também desencadeiam movimentos para expulsar a partícula estranha. Essas contrações atingem diversos músculos da face, incluindo o músculo orbicular, que controla o abrir e o fechar dos olhos. Como resultado de todo esse esforço, fechamos os olhos. Curiosidades!!! •Por que soluçamos? R: O frênico é um nervo que controla o diafragma - o músculo que separa o tórax do estômago e é responsável pela nossa respiração. Quando ingerimos alguma coisa meio fora do comum - muito quente, muito gelada, bebida gaseificada, muito rápido, muita comida, deglutição do ar, ou até mesmo gargalhadas. Aí o estômago incha demais e irrita o nervo frênico. Então o nervo manda o diafragma contrair involuntariamente, inalando grande quantidade de ar a fim de desimpedir o sistema respiratório. Aí entra em ação a glote, que está na nossa traquéia e bloqueia a entrada demasiada e repentina de ar. Nisso soltamos aquele "hic". Ainda bem que a glote bloqueia o ar, pois senão inspiraríamos tanto ar num soluço que poderíamos morrer. Curiosidades!!! •Susto cura soluço? Por que? R: Sim. Quando levamos um susto, provocamos uma forte inspiração, levando a um aumento do volume de ar nos pulmões. Os pulmões pressionam o diafragma, fazendo com que ele se estique e volte a funcionar normalmente. Perguntas!!! Maria está tentando fechar um espartilho que tem 46 cm de cintura. Ela terá mais sucesso se respirar fundo e segurar a respiração ou se soprar para fora todo ar dos seus pulmões? Ela terá mais sucesso se expirar profundamente, com isso diminuirá seu volume torácico e puxará suas costelas inferiores para dentro. (UECE) Nos mamíferos, incluindo o homem, o percurso do ar inspirado, nos pulmões é: a) bronquíolos ® brônquios ® alvéolos; b) brônquios ® bronquíolos ® alvéolos; c) alvéolos ® brônquios ® bronquíolos; d) bronquíolos ® alvéolos ® brônquios. e) n.d.a. Perguntas!!! (UNICAMP) Um atleta morador da cidade de São Vicente, SP (nível do mar), deveria participar de um evento esportivo em La Paz, Bolivia (3 650 m de altitude). Foi sugerido que ele viajasse semanas antes para esta cidade. Explique, em termos fisiológicos, a razão da sugestão dada. Perguntas!!! O grande problema enfrentado pelo atleta é o oxigênio em grandes altitudes (Quanto maior a altitude, menor a pressão atmosférica, menor viscosidade). Para solucionar tal problema, foi sugerido a ele que viajasse semanas antes para La Paz. Este período de adaptação tem por finalidade fazer com que o organismo aumente o número médio de glóbulos vermelhos no sangue. Desta forma, haverá maior rendimento na captação do oxigênio, e não ocorrerão problemas na respiração celular e na obtenção de energia. Os órgãos que compõem o sistema respiratório são respectivamente: a) nariz, esôfago, traqueia, brônquio, bronquíolo e alvéolo. b) nariz, faringe, laringe, traqueia, bronquíolo, brônquio, alvéolo. c) nariz, laringe, traqueia, faringe, brônquio, bronquíolos e alvéolos. d) nariz, faringe, laringe, traqueia, brônquios, bronquíolos, alvéolos. Perguntas!!! (PUC-RJ-2000) Examine as afirmativas abaixo, relativas à respiração humana: I. Ela é responsável pela absorção de oxigênio (O2) e liberação de gás carbônico (CO2). II. O feto humano respira através de brânquias enquanto está na bolsa amniótica e, a partir do oitavo mês, as brânquias se transformam em pulmões. III. O sangue se utiliza dos glóbulos brancos para transportar o oxigênio, pois estes aumentam bastante a capacidade do sangue de transportar gases. IV. O ar penetra pelo nariz e passa pela faringe, laringe, traqueia, brônquios, bronquíolos e alvéolos, onde se dá a troca dos gases. Perguntas!!!