Sistema Respiratório


FISIOLOGIA DA RESPIRAÇÃO
Ventilação pulmonar
A inspiração, que promove a entrada de ar nos pulmões, dá-se pela contração da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma abaixa e as costelas elevam-se, promovendo o aumento da caixa torácica, com consequente redução da pressão interna (em relação à externa), forçando o ar a entrar nos pulmões.
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A expiração, que promove a saída de ar dos pulmões, dá-se pelo relaxamento da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma eleva-se e as costelas abaixam, o que diminui o volume da caixa torácica, com consequente aumento da pressão interna, forçando o ar a sair dos pulmões.
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Transporte de gases respiratórios
O transporte de gás oxigênio está a cargo da hemoglobina, proteína presente nas hemácias. Cada molécula de hemoglobina combina-se com 4 moléculas de gás oxigênio, formando a oxi-hemoglobina.
Nos alvéolos pulmonares o gás oxigênio do ar difunde-se para os capilares sanguíneos e penetra nas hemácias, onde se combina com a hemoglobina, enquanto o gás carbônico (CO2) é liberado para o ar (processo chamado hematose).
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Nos tecidos ocorre um processo inverso: o gás oxigênio dissocia-se da hemoglobina e difunde-se pelo líquido tissular, atingindo as células. A maior parte do gás carbônico (cerca de 70%) liberado pelas células no líquido tissular penetra nas hemácias e reage com a água, formando o ácido carbônico, que logo se dissocia e dá origem a íons H+ e bicarbonato (HCO3-), difundindo-se para o plasma sanguíneo, onde ajudam a manter o grau de acidez do sangue. Cerca de 23% do gás carbônico liberado pelos tecidos associam-se à própria hemoglobina, formando a carboemoglobina. O restante dissolve-se no plasma. |
OBS: O monóxido de carbono, liberado pela “queima” incompleta de combustíveis fósseis e pela fumaça dos cigarros entre outros, combina-se com a hemoglobina de uma maneira mais estável do que o oxigênio, formando o carboxiemoglobina. Dessa forma, a hemoglobina fica impossibilitada de transportar o oxigênio, podendo levar à morte por asfixia. Veja as tabelas abaixo, retiradas da prova do ENEM de 98:
Um dos índices de qualidade do ar diz respeito à concentração de monóxido de carbono (CO), pois esse gás pode causar vários danos à saúde. A tabela abaixo mostra a relação entre a qualidade do ar e a concentração de CO.
Qualidade do ar | Concentração de CO – ppm* (média de 8h) |
---|---|
Inadequada |
15 a 30 |
Péssima |
30 a 40 |
Crítica |
Acima de 40 |
* ppm (parte por milhão) = 1 micrograma de CO por grama de ar 10 –6 g
Para analisar os efeitos do CO sobre os seres humanos, dispõe-se dos seguintes dados:
Concentração de CO (ppm) | Sintomas em seres humanos |
---|---|
10 |
Nenhum |
15 |
Diminuição da capacidade visual |
60 |
Dores de cabeça |
100 |
Tonturas, fraqueza muscular |
270 |
Inconsciência |
800 |
Morte |
Controle da respiração
Em relativo repouso, a frequência respiratória é da ordem de 10 a 15 movimentos por minuto.
A respiração é controlada automaticamente por um centro nervoso localizado no bulbo. Desse centro partem os nervos responsáveis pela contração dos músculos respiratórios (diafragma e músculos intercostais). Os sinais nervosos são transmitidos desse centro através da coluna espinhal para os músculos da respiração. O mais importante músculo da respiração, o diafragma, recebe os sinais respiratórios através de um nervo especial, o nervo frênico, que deixa a medula espinhal na metade superior do pescoço e dirige-se para baixo, através do tórax até o diafragma. Os sinais para os músculos expiratórios, especialmente os músculos abdominais, são transmitidos para a porção baixa da medula espinhal, para os nervos espinhais que inervam os músculos. Impulsos iniciados pela estimulação psíquica ou sensorial do córtex cerebral podem afetar a respiração. Em condições normais, o centro respiratório (CR) produz, a cada 5 segundos, um impulso nervoso que estimula a contração da musculatura torácica e do diafragma, fazendo-nos inspirar. O CR é capaz de aumentar e de diminuir tanto a frequência como a amplitude dos movimentos respiratórios, pois possui quimiorreceptores que são bastante sensíveis ao pH do plasma. Essa capacidade permite que os tecidos recebam a quantidade de oxigênio que necessitam, além de remover adequadamente o gás carbônico. Quando o sangue torna-se mais ácido devido ao aumento do gás carbônico, o centro respiratório induz a aceleração dos movimentos respiratórios. Dessa forma, tanto a frequência quanto a amplitude da respiração tornam-se aumentadas devido à excitação do CR.
Em situação contrária, com a depressão do CR, ocorre diminuição da frequência e amplitude respiratórias.
A respiração é ainda o principal mecanismo de controle do pH do sangue.
O aumento da concentração de CO2 desloca a reação para a direita, enquanto sua redução desloca para a esquerda.
Dessa forma, o aumento da concentração de CO2 no sangue provoca aumento de íons H+ e o plasma tende ao pH ácido. Se a concentração de CO2 diminui, o pH do plasma sanguíneo tende a se tornar mais básico (ou alcalino).
Se o pH está abaixo do normal (acidose), o centro respiratório é excitado, aumentando a frequência e a amplitude dos movimentos respiratórios. O aumento da ventilação pulmonar determina eliminação de maior quantidade de CO2, o que eleva o pH do plasma ao seu valor normal.
Caso o pH do plasma esteja acima do normal (alcalose), o centro respiratório é deprimido, diminuindo a frequência e a amplitude dos movimentos respiratórios. Com a diminuição na ventilação pulmonar, há retenção de CO 2 e maior produção de íons H+, o que determina queda no pH plasmático até seus valores normais.
A ansiedade e os estados ansiosos promovem liberação de adrenalina que, frequentemente levam também à hiperventilação, algumas vezes de tal intensidade que o indivíduo torna seus líquidos orgânicos alcalóticos (básicos), eliminando grande quantidade de dióxido de carbono, precipitando, assim, contrações dos músculos de todo o corpo.
Se a concentração de gás carbônico cair a valores muito baixos, outras consequências extremamente danosas podem ocorrer, como o desenvolvimento de um quadro de alcalose que pode levar a uma irritabilidade do sistema nervoso, resultando, algumas vezes, em tetania (contrações musculares involuntárias por todo o corpo) ou mesmo convulsões epilépticas.
Existem algumas ocasiões em que a concentração de oxigênio nos alvéolos cai a valores muito baixos. Isso ocorre especialmente quando se sobe a lugares muito altos, onde a pressão de oxigênio é muito baixa ou quando uma pessoa contrai pneumonia ou alguma outra doença que reduza o oxigênio nos alvéolos. Sob tais condições, quimiorreceptores localizados nas artérias carótida (do pescoço) e aorta são estimulados e enviam sinais pelos nervos vago e glossofaríngeo, estimulando os centros respiratórios no sentido de aumentar a ventilação pulmonar.
A capacidade e os volumes respiratórios
O sistema respiratório humano comporta um volume total de aproximadamente 5 litros de ar – a capacidade pulmonar total. Desse volume, apenas meio litro é renovado em cada respiração tranquila, de repouso. Esse volume renovado é o volume corrente
Se no final de uma inspiração forçada, executarmos uma expiração forçada, conseguiremos retirar dos pulmões uma quantidade de aproximadamente 4 litros de ar, o que corresponde à capacidade vital, e é dentro de seus limites que a respiração pode acontecer.
Mesmo no final de uma expiração forçada, resta nas vias aéreas cerca de 1 litro de ar, o volume residual.
Nunca se consegue encher os pulmões com ar completamente renovado, já que mesmo no final de uma expiração forçada o volume residual permanece no sistema respiratório. A ventilação pulmonar, portanto, dilui esse ar residual no ar renovado, colocado em seu interior
O volume de ar renovado por minuto (ou volume-minuto respiratório) é obtido pelo produto da frequência respiratória (FR) pelo volume corrente (VC): VMR = FR x VC.
Em um adulto em repouso, temos:
FR = 12 movimentos por minuto
VC = 0,5 litros
Portanto: volume-minuto respiratório = 12 x 0,5 = 6 litros/minuto
Os atletas costumam utilizar o chamado “segundo fôlego”. No final de cada expiração, contraem os músculos intercostais internos, que abaixam as costelas e eliminam mais ar dos pulmões, aumentando a renovação.


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- Biologia dos organismos – volume 2 AMABIS, J.M.; MARTHO, G.R. São Paulo, Ed. Moderna, 2004.
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- Fisiologia Médica BORON, W.F.; BOULPAEP, E.L. 2ª ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.
- Ventilação mecânica: princípios e aplicação CARVALHO, C.R.R.; FERREIRA, J.C.; COSTA, E.L.V. Rio de Janeiro, Atheneu, 2015.
- Fisiologia COSTANZO, L.S. 6ª ed. Rio de Janeiro, Elsevier, 2018.
- Fisiologia básica CURI, R.; PROCOPIO, J. 2ª Ed. Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2017.
- Anatomia humana sistêmica e segmentar DANGELO, J.G.; FATTINI, C.A. 3ª ed. São Paulo, Atheneu, 2007.
- Tratado de histologia em cores GARTNER, L.P.; HIATT, J.L. Rio de Janeiro, Elsevier, 2018.
- Guyton & Hall Fundamentos de Fisiologia Médica HALL, J.E. 13ª ed. Rio de Janeiro, Elsevier, 2016.
- Guyton & Hall Perguntas e Respostas em Fisiologia HALL, J.E. 3ª Ed. Rio de Janeiro, Elsevier, 2016.
- Guyton & Hall Tratado de Fisiologia Médica HALL, J.E. 13ª ed. Rio de Janeiro, Ed. Elsevier, 2017.
- Histologia Básica. Texto e Atlas. JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. 13ª ed. Rio de Janeiro, Ed. Guanabara Koogan, 2017.
- Sistema Respiratório - Volume 3. Coleção Netter de Ilustrações Médicas KAMINSKY, D. 2ª ed. Rio de Janeiro, Elsevier, 2014.
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- Bio volume único LOPES, S.N.; ROSSO, S. São Paulo, Saraiva, 2013.
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- Princípios de anatomia humana TORTORA, G.J.; NIELSEN, M.T. 12ª ed. Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2012.
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