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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

6

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

30

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.