Aula 1

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Fisiologia Respiratória - AULA 1

ORGANIZAÇÃO MORFOFUNCIONAL DOSISTEMA RESPIRATÓRIO E MECÂNICA

VENTILATÓRIA

- Profa. Mirela Dias -

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RESPIRAÇÃO

Troca de gases (O2 e CO2) entre oambiente externo e o sangue.

• FUNÇÕES DO SISTEMA RESPIRATÓRIO:-Obtenção de O2 do ambiente externo para suprir as células

-Remoção de CO2 produzido pelo metabolismo celular

-Equilíbrio Ácido-Base

-Fonação

-Mecanismos de defesa pulmonar

-Funções metabólicas (síntese de fosfolipídeos, proteínas, metabolismo de substâncias

vasoativas, etc)

O sangue que sai dos pulmões e se dirige aos tecidos deveestar adequadamente e eficientemente oxigenado.

RESPIRAÇÃO INCLUI 3 ASPECTOS:

3

ESTRUTURA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO

Narina

Cavidadenasal

Faringe

Laringe

Traquéia

Pulmão D

Pulmão E

Brônquio E

Brônquiolobar E

Brônquiosegmentar

Vias

aér

eas

supe

riore

sVi

as a

érea

s in

ferio

res

ESTRUTURA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO

Espaçointrapleural

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ESTRUTURA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO

ESTRUTURA DAS VIAS AÉREAS

Estimulação simpática (norepinefrina e epinefrina): broncodilatação(receptores beta-2)

Estimulação parassimpática (vago): broncoconstrição

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AS VIAS AÉREAS RESPIRATÓRIAS

ZONA RESPIRATÓRIAÁCINO OU LÓBULO: Porção do pulmão

suprida por um bronquíolo resp. primário

Geração 17 a 23

1) Conduzir o ar;2) Aquecer e umidificar o ar;3) Filtrar e limpar o ar

ZONA DE CONDUÇÃO ouESPAÇO MORTO ANATÔMICOGeração 0 a 16(não há trocas gasosas ~150ml)

Zona transicional

PROPRIEDADES DAS VIAS AÉREAS RESPIRATÓRIAS

“Efeito funil”

Bronquíolosrespiratórios

Ductosalveolares

Zo

na d

e c

on

du

ção

Zon

are

spir

ató

ria

4.3

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airway

MICRO-ANATOMIA

MICRO-ANATOMIA

airway

alveoli

7

MICRO-ANATOMIA

Alvéolos

Alvéolos

Capilares

300 milhões dealvéolos (~50-

100µmde diâmetro)

Área total:~70m2

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Superfície alveolar

10µm

Ducto alveolarmacrófago

INTERIOR DE UM ALVÉOLO

ESTRUTURA ALVEOLAR

Membranarespiratória

Surfactante

Pneumócitotipo II

Linfócito

Pneumócitotipo I

Macrófago

Cel endotelialcapilar

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EpitélioAlveolar

Interstício

EndotélioCapilar

Hemácia

0,3 µm

BARREIRA ALVÉOLO-CAPILAR

Constituintes:

• Surfactante

• Epitélio Alveolar

• Membrana basal do epitélio alveolar

• Interstício

• Membrana basal do epitélio capilar

• Epitélio Capilar

CIRCULAÇÃO PULMONAR

Pulmão

Veias PulmonaresArtérias Pulmonares

VD

Capilares

Capilares

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CAPILARIZAÇÃO DO ALVÉOLO PULMONAR

CIRCULAÇÃO BRÔNQUICA

Fornece sangue oxigenado da aorta ao tecido pulmonar suprindo os componentesextra-alveolares do pulmão. Origem: A. intercostais e aorta torácica. Drenam:Principalmente na circulação pulmonar.

Linfáticos (fluxo < 0.5mL/min)Brônquio

Artéria Brônquica

Artéria Pulmonar

Linfáticos

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Microscopia eletrônica de varredura do molde de uma redecapilar alveolar (ACM). A/V = grande vaso sanguíneo

(arteríola ou vênula)

Hemácias

Alvéolos

CAPILARIZAÇÃO DO ALVÉOLO PULMONAR

O diâmetro de um capilar é de cerca de 10µm, apenas suficiente para apassagem de um eritrócito por vez!

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LIMPEZA DAS VIAS AÉREAS E REFLEXOS

Células caliciformes e glândulas submucosas das VVAAs secretam o muco queaprisiona partículas presentes no ar inspirado.

O muco com as partículas aprisionadas são “varridos” das VVAAs pelos cílios até afaringe onde são deglutidos ou expelidos através da tosse.

REFLEXO DA TOSSE

RECEPTORSENSORIAL

BULBOCentros respiratórios

ÓRGÃO EFETOROU ÓRGÃO-ALVO

FEEDBACKAferentes vagais

FEEDFORWARDEferentes vagais

- Receptoresirritantes (laringe)

REFLEXO DA TOSSE

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MECÂNICA RESPIRATÓRIAOBJETIVOS:

1. Nomear os músculos respiratórios (inspiratórios e expiratórios)

2. Descrever o ciclo respiratório destacando as diferenças naspressões intrapulmonar e intrapleural

3. Descrever espirometria e como os volumes pulmonares sãomensurados

4. Listar as propriedades físicas dos pulmões

5. Definir complacência pulmonar

6. Diferenças entre a relação pressão-volume em um pulmão cheiode ar versus pulmão isolado cheio de fluido

7. Explicar tensão de superfície, a Lei de La Place e o papel dosurfactante pulmonar

O CICLO RESPIRATÓRIO E OS MECANISMOS DA RESPIRAÇÃO

Respiração é ciclica• Volume Corrente (VT) é

o volume de cadarespiração (0,5 L)

• Frequência Respiratória(f) ciclos/min (15 cpm)

• Ventilação = VT x fLitros/min

• 0.5 L x 15= 7.5 L/min

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FATORES QUE INFLUENCIAM A FREQUÊNCIA RESPIRATÓRIA

1. Espécie2. Tamanho3. Idade4. Exercício5. Temperatura corporal & ambiental6. Sono-vigília7. Gravidez8. Grau de enchimento do trato digestório9. Posição 10. Estado de saúde - Febre

OBS: # 7 & 8 limitam o movimento diafragmático

ESPAÇO MORTO E VENTILAÇÃO ALVEOLAR

•VA: Volume da ZonaRespiratória queatinge o alvéolo

•VD: Volume da Zonade condução =Espaço Morto

•Ventilação Alveolar(VA):•= (VT -VD) x f•=(0.5L - 0.15L) x 15•= 5.25 L/min

Comparado com aVentilação/min: 7.5 L/min

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MÚSCULOS INSPIRATÓRIOS

1) Diafragma - o principal músculoda respiração

Invervação: n. frênico (C3-5)

Inserção: esterno, 6 últimas costelas e 3primeiras vértebras lombares

2) Músculos intercostais externos

Origem: costelas 1 - 11

Inserção: costelas 2 - 12

Invervação: n. intercostais

MOVIMENTOS DA CAIXA TORÁCICA DURANTE A RESPIRAÇÃO

Upwards &

Outwards

Movimento das costelas:“movimento de alça de balde”

2.3.

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MÚSCULOS ACESSÓRIOS DA INSPIRAÇÃO

escalenos

(i) Maiores- Escaleno – eleva as 2 primeiras costelas (inspiração)

- Esternocleidomastoideo – eleva o esterno (inspiração)

C2 a C7

MÚSCULOS ACESSÓRIOS

(ii) Menores- Nasais – dilatação das narinas (inspiração)

- Diversos músculos da cabeça e pescoço

Camelo

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MÚSCULOS EXPIRATÓRIOS

OBS: A expiração normal em repouso é passiva!

Expiração forçada: exercício, fala, canto, fase expiratória da tosse ou espirro e emestados patológicos

MÚSCULOS EXPIRATÓRIOS

1) Músculos Abdominais

2) MúsculosIntercostais internos

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MENSURAÇÃO DE VOLUMES PULMONARES COM ESPIRÔMETRO

Espirômetro simples selado com água

A espirometria é a medida do ar que entra e sai dos pulmões. É um teste queauxilia na prevenção e permite o diagnóstico e a quantificação dos distúrbiosventilatórios.

3.7

VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES

• VC= ~500 mL; • CI= VC + VRI= ~3500 mL;

• CRF= VRE + VR= ~2300 mL;

• CV= VC + VRI + VRE= ~4600 mL;

• CPT= VC + VRI + VR + VRE= ~5800 mL.

• VRE= ~1100 mL;

• VRI= ~3000 mL;

• VR= ~1200 mL;

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CALCULANDO A CAPACIDADE PULMONAR TOTAL

Helium gas (inert)

V2 = CRF

Então, o VR = CRF - VRE

1) Método de diluição de Hélio

VARIAÇÕES NA PRESSÃO PULMONAR E PRESSÃO PLEURAL DURANTEO CICLO RESPIRATÓRIO

ACTIVE PASSIVE

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O CICLO RESPIRATÓRIO

Animação 3.10

PERGUNTA: O QUE ACONTECE QUANDO OESPAÇO PLEURAL É ROMPIDO SENDO

EXPOSTO AO AR ATMOSFÉRICO?

Pneumotórax

Membranaspleurais

Espaço pleural

Pulmãocolapsado

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MODELO DE INSUFLAÇÃO PULMONAR

Sucção

Pressão Negativa

Deflação Inflação

CARACTERÍSTICAS DE PRESSÃO-VOLUME DO SISTEMARESPIRATÓRIO

Pressão transmural (PTM): É a diferença de pressão entre a força que age paraexpandir e a força que age p/ comprimir uma dada estrutura.

PTM positiva: Associada com forças que tendem a expandir uma estrutura.

PTM negativa: Associada com forças que tendem a comprimir uma estrutura.

PTM= Pinterior - Pexterior

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CARACTERÍSTICAS DE PRESSÃO-VOLUME DO SISTEMARESPIRATÓRIO

Cap

acid

ade

Vita

l (%

)

Pressão transmural (cmH2O)

Equilíbrio da cx torácica

Equilíbrio do sist. Resp.(CRF)

RECOLHIMENTO ELÁSTICO

ELASTICIDADEpulmonar

TENSÃO DESUPERFÍCIE

pulmonar

ELASTICIDADE:Habilidade de recuperar o tamanho & forma originalapós deformação

Elástico

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COMO A EXPIRAÇÃO OCORRE EM REPOUSO?

FORÇA DE RECOLHIMENTO

ELASTICIDADE dos pulmões

Os pulmões são distensíveisInspiraçãoExpiração

COMO A EXPIRAÇÃO OCORRE EM REPOUSO?

Inspiração Expiração

FORÇA DE RECOLHIMENTO

ELASTICIDADE dos pulmões

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ELASTICIDADE VERSUS COMPLACÊNCIA

COMPLACÊNCIA = 1Elasticidade

Elasticidade

Complacência

COMPLACÊNCIA = alteração de Volume

alteração de PressãoAnimação 3.5

Elasticidade: Corresponde à resistência de um objeto à deformação;

Complacência: Corresponde à facilidade com que os pulmões acomodamvolumes de ar

ELASTICIDADE VERSUS COMPLACÊNCIA

1

5

10

volume

pressão

traquéia

Pulmão deum cão

bell jar

espirômetro (volume)

pressão

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RELAÇÃO PRESSÃO-VOLUME NO PULMÃO

OBS: Complacência total:

1 = 1 + 1

Complacência total compl. Pulmonar compl. da cx. torácica

RELAÇÃO PRESSÃO-VOLUME NO PULMÃO

Pulmão cheio de líquido: sem interface líquido-gás (i.e. sem tensão superficial)

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O QUE É TENSÃO SUPERFICIAL?

As moléculas em um líquido possuem forçascoesivas com todos os átomos adjacentes. Masaquelas na superfície (i.e. na interfacelíquido-gás) não possuem átomos vizinhosacima delas, e assim exibem forças de atraçãomaiores sobre as moléculas mais próximas.Essa força de atração molecular aumentada nasuperfície é chamada de tensão superficial.

Common water strider(Gerris remigis)

LEI DE LAPLACE

Water manometer

P = 2TR

P = pressureT = surface tensionR = radius of alveolus

RT

Em uma bolha de sabão existem 2 interfaces líquido-gás, então: P=4TR

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LEI DE LAPLACE

P = 4TR

MAS…..

Por que os alvéolos nãose colapsam?

1) SURFACTANTE

2) INTERDEPENDÊNCIA ALVEOLAR

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SURFACTANTE PULMONAR

Nome: DIPALMITOIL FOSFATIDIL COLINAEstrutura: FosfolipídeoOrigem: Células alveolares Tipo II Função: Reduzir a tensão superficialLiberação: Durante inspiração

type

type I

type II

INTERFACE LIQUIDO-GÁS NO ALVÉOLO

Expiração Inspiração

capillary

epitélio alveolar

> Tensão superficial < tensão superficial

Na inspiração: (i) + surfactante(ii) tensão superficial

surfactantwater

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RELAÇÃO PRESSÃO-VOLUME EM ESTADOS PATOLÓGICOS

enfisema

fibrose

INTERDEPENDÊNCIA ALVEOLAR

Animação 2.10

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QUESTÕES PARA DISCUSSÃO

1) Um paciente inspira 500 mL em um espirômetro. Apressão intrapleural, determinada por meio de um balãoesofágico foi de - 5 cmH2O antes do esforço inspiratório e -10cmH2O ao final da inspiração. Qual a complacência pulmonardo paciente?

QUESTÕES PARA DISCUSSÃO

2) Paciente de 30 anos, obesa, queixa-se de dificuldaderespiratória ao deitar-se, sendo esse desconforto aliviadoquando fica em pé. Os níveis de O2, CO2 e o RX de tóraxapresentam-se normais. Teste de função pulmonar indicamque a CPT, CRF estão reduzidos, e o VR levementealterado. A força dos músculos respiratórios está normal.Qual é provavelmente a causa do desconforto respiratóriodessa paciente? Explique.