O documento descreve a anatomia e fisiologia do sistema respiratório humano, incluindo suas principais estruturas, funções e processos como a ventilação pulmonar e a troca de gases. É dividido em seções sobre o sistema respiratório superior e inferior, os pulmões, a ventilação pulmonar, a troca de oxigênio e dióxido de carbono e a respiração externa e interna.
2. INTRODUÇÃO
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
Manutenção do equilíbrio ácido-básico
3. ANÁTOMO-FISIOLOGIA DO
SISTEMA RESPIRATÓRIO
Divisão Estrutural do Sistema Respiratório
Sistema Respiratório Superior
Nariz, Faringe e estruturas associadas
Sistema Respiratório Inferior
Laringe, Traquéia, Brônquios e Pulmões
MSc Lorena Almeida de Melo
4. ANÁTOMO-FISIOLOGIA DO
SISTEMA RESPIRATÓRIO
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;
Ductos e sacos alveolares – possuem alvéolos
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6. ANÁTOMO-FISIOLOGIA DO
SISTEMA RESPIRATÓRIO
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,
não permitindo a passagem de comida para os
pulmões;
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7. ANÁTOMO-FISIOLOGIA DO
SISTEMA RESPIRATÓRIO
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);
Contém músculo liso.
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8. ANÁTOMO-FISIOLOGIA DO
SISTEMA RESPIRATÓRIO
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;
Brônquio Principal Esquerdo – pulmão esquerdo
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11. ANÁTOMO-FISIOLOGIA DO
SISTEMA RESPIRATÓRIO
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
próprios pulmões
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13. ANÁTOMO-FISIOLOGIA DO
SISTEMA RESPIRATÓRIO
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
milhões de alvéolos.
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16. VENTILAÇÃO 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.
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17. LEI DE BOYLE
Existe uma relação inversa entre volume
pressão.
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18. VENTILAÇÃO 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.
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19. VENTILAÇÃO 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.
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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
à película de líquido alveolar.
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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) –
contração dos mm. respiratórios.
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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
ser superada para expandir os pulmões;
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24. Fatores Que Afetam a Ventilação
Pulmonar
Tensão superficial
líquido alveolar
do
Surfactante
É uma mistura complexa
de diversos fosfolipídios,
proteínas e íons.
Função: Diminuir a tensão
superficial dos alvéolos.
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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 –
elasticidade e tensão superficial.
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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.
Fluxo= Pressão/Resistência
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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.
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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
pulmões no final de uma inspiração máxima - 5800
ml.
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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 =
12x500 = 6000 ml/min;
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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
VA = 12 x (500-150) = 4200 ml/min.
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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
a membrana respiratória;
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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
membrana
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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;
O gás se propaga de uma área de maior pressão parcial
para uma com menor pressão parcial.
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;
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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;
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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
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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
células o CO2 se difunde na direção oposta
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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
bombeado para os pulmões – respiração externa
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44. Transporte de O2 e CO2 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
em água)
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46. Transporte de O2 e CO2 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
globina da hemoglobina – carbaminoemoglobina (HbCO2)
Íon bicarbonato (HCO3)
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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
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50. Fatores que afetam a afinidade
de hemoglobina pelo Oxigênio
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
– diminui a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio;
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52. Íons Bicarbonato (70%)
O CO2 é transportado no plasma como íons bicarbonato
(HCO3-);
AC
CO2 + H20 ↔ H2C03 ↔ H+ + HCO3Quando 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+ + HCO3Com 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- ;
Nos pulmões o CO2 se difunde do plasma para o alvéolo;
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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;
Área apnêustica – ponte
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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.
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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.
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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
respiração recomeça.
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65. REGULAÇÃO DO CENTRO
RESPIRATÓRIO
Regulação do Centro Respiratório
Regulação Química da Respiração
O sistema respiratório funciona para manter
níveis adequados de CO2 e O2.
Quimiorreceptores
centrais
quimiorreceptores periféricos
artérias sistêmicas).
(bulbo)
e
(paredes das
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