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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:
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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
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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.