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Fisiologia respiratória
em mamíferos
Sumário
• Anatomia geral e função do aparelho respiratório dos
humanos
• Condutos aeríferos e os pulmões;
• Músculos associados
• Funcionamento do aparelho respiratório
• Ventilação pulmonar.
• Volume e capacidade dos pulmões
• Processo de trocas gasosas
• Perfusão
• Hematose
• Transporte dos gases
Trocas gasosas
Constituintes:
SISTEMA RESPIRATÓRIO
• Porção condutora
– Cavidade nasal
– Nasofaringe
– Laringe
– Traquéia
– Brônquios
– Bronquiolos
• Transportam, filtram, umedecem e aquecem
o ar antes que ele alcance a porção
respiratória.
Constituintes:
SISTEMA RESPIRATÓRIO
• Porção respiratória
– Porção de transição
Bronquíolos respiratório
– Porções terminais da árvore
brônquica e alvéolos
• Trocas gasosas- Hematose
• Regiões do trato respiratório;
• As vias aéreas;
Anatomia do sistema respiratório
A área tota da seção transversa das vias aéreas aumenta
rapidamente como resultado da da extensa ramificação!
Alvéolos
• Local onde ocorrem as
trocas gasosas -
Hematose
• São pequenos sacos
envolvidos por uma
série de vasos
sanguíneos de modo
que área de contato é
bastante grande;
• Apresentam parede
bastante fina
• “Os objetivos da respiração são prover oxigênio aos
tecidos e remover o dióxido de carbono. A fim de
alcançar tais objetivos a respiração pode ser
dividida em quatro principais funções: (1)
Ventilação pulmonar – a entrada e saída de ar dos
pulmões; (2) Difusão de oxigênio e dióxido de
carbono entre os alvéolos e o sangue; (3)
transporte de oxigênio e dióxido de carbono no
sangue e líquidos corporais e suas trocas com as
células do corpo; (4) Regulação da ventilação e
outros aspectos regulatórios da respiração.”
Trocas gasosas
Anatomia do sistema respiratório
• Regiões do trato respiratório;
• As vias aéreas;
Anatomia do sistema respiratório
A área total da seção transversa das vias aéreas aumenta
rapidamente como resultado da da extensa ramificação!
Alvéolos
• Local onde ocorrem as
trocas gasosas -
Hematose
• São pequenos sacos
envolvidos por uma
série de vasos
sanguíneos de modo
que área de contato é
bastante grande;
• Apresentam parede
bastante fina
Músculos respiratórios
• Intercostais externos – movem as costelas e o
externo
• Diafragma -
• Esternocleidomastoido
• Escaleno
• Abdominais
• Intercostais externos
Respiração forçada.
Guyton & Hall
Os músculos respiratórios são
responsáveis pela ampliação da
caixa torácica e consequente
alterações na pressão intralveolar.
Pleura pulmonar (visceral e
parietal)
• Camada dupla de tecido que envolve o pulmão.
• A cavidade pleural e suas dobraduras servem como um
ambiente lubrificante para o movimento pulmonar.
E como é que os pulmões não
colabam? - Propriedades elásticas do
pulmão
• Fibras elásticas concêntricas
• Tendem a colapsar, e por que não colapsa?
• Pleura
• Gradiente de pressão transmural
• “Pressão do ar dentro do alvéolo pulmonar = pressão
atmosférica”
• A cavidade pleural possui uma pressão negativa à pressão
atmosférica!
• A diferença entre pressão intralveolar e da cavidade pleural
geram o gradiente de pressão transmural.
• Entendendo a pressão intrapleural:
• Resultado da força exercida pelos pulmões para colapsarem
Complacência pulmonar
• Habilidade do pulmão em
distender – distensibilidade
pulmonar.
• Resultado da: Variação do
volume/Variação da pressão.
• Ela não é constante! Variável
conforme o momento do
ciclo respiratório;
• Consequência da histologia
do pulmão.
Surfactante, tensão superficial e o
colapso alveolar.
• Tensão superficial
• Surfactante é produzido
pelas células alveolares
tipo dois.
• Atua como um
detergente natural
reduzindo a tensão
superficial da água
presente entre o
zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
Alvéolo
760mm Hg
Pleura parietal
Pleura visceral
756 mm Hg
Cavidade intrapleural
Propriedades elásticas do pulmão
e caixa torácica
Pressão pleural mantém os alvéolos abertos
PT – Pressão torácica
Tensão superficial da água gera pressão para o
alvéolo colabar
Surfactante reduz a ação da tensão superficial
da água.
Alvéolo
760mm Hg
Pleura parietal
Pleura visceral
756 mm Hg
Cavidade intrapleural
Pressão pleural mantém os alvéolos
abertos
Pressão transmural através da caixa torácica (Pct); Pct = Ppl- Pb
Tensão superficial da água gera pressão
para o alvéolo colabar
Surfactante reduz a ação da tensão
superficial da água.
Pressão Pleural Tensão superficial
Como o surfactante contribui com a
estabilização do tamanho dos
alvéolos?
https://www.youtube.com/watch?v=jZ0SQfYRJo8
E se a pleura for perfurada?
• Trauma com perfuração da
cavidade pleural de fora para
dentro
• Comunicação entre a cavidade
pleural com o meio externo
• Se houver a perfuração da pleura,
o pulmão colabará devido à
entrada de ar e ao
extravasamento de líquido. Não
haverá mais pressão negativa que
unia as duas pleuras. Então, a
pleura parietal acompanha a caixa
torácica e a visceral acompanha o
pulmão que vai colabar. (Visceral
não mais acompanha Parietal)
Nascidos prematuros e ausência
de surfactante
• Síndrome do desconforto respiratório do recém
nascido // Síndrome da angústia respiratória.
O ato de Respirar – o ciclo
respiratório
1. A ventilação é
puramente passiva;
2. Não há trabalho
muscular na
expiração;
3. Há trabalho muscular
na inspiração;
4. Quando a respiração
é forçada há trabalho
muscular no ciclo
completo.
Inspiração
• Lei de Boyle:
• Aumento de volume
resulta em diminuição da
pressão.
• P1.V1=P2.V2
• Expansão da caixa
torácica!
• Pressão alveolar negativa!
Contração do diafragma e seu
consequente abaixamento;
Contração dos músculos intercostais
e ampliação da caixa torácica
Expiração
• Lei de Boyle:
• Diminuição de volume
resulta em aumento da
pressão.
• P1.V1=P2.V2
• Redução da caixa
torácica!
• Pressão alveolar Positiva!
Relaxamento do diafragma e seu
consequente levantamento;
Relaxamento dos músculos
intercostais e redução da caixa
torácica
Respiração ativa recruta os músculos
intercostais internos e abdominais!!
Variações das pressões intralveolar e
intrapleural durante o ciclo
respiratório
Pressão Intralveolar
Na Inspiração: a Palv é negativa
(ar entra no pulmão);
Na Expiração: a Palv é positiva
(ar sai do pulmão) –
Quando não há fluxo de ar, a
Palv= 0mm Hg
Variações das pressões intralveolar e
intrapleural durante o ciclo respiratório.
Mecânica pulmonar estática
• Volumes pulmonares:
• “Todos os volumes pulmonares são subdivisões da
capacidade pulmonar total (CPT)”.
• Espirômetro.
• Volume corrente [Vc]
• Capacidade vital (CP);
• Volume residual (VR);
CPT
CRF
VIR
VER
CVF
VR
CI CV
Vc
CPT – Capacidade Pulmonar total
VER– Volume Expiratório de reserva
CRF – Capacidade Residual Funcional
CVF – Capacidade Vital Forçada
CI – Capacidade Inspiratória VR – Volume residual CV – Capacidade Vital
Berne e Lev, Fisiologia 6ed.
Processo de trocas gasosas
• Processo de trocas gasosas
• Perfusão
• Hematose
• Transporte dos gases
Perfusão
• “Perfusão é o processo pelo qual o sangue
desoxigenado passa pelos pulmões e é oxigenado”.
• Difusão dos gases (Lei de Fick!)
Maas... Não é tão simples.
A perfusão é diferente em diferentes regiões do pulmão
Pa= pressão arterial pulmonar
PA = pressão pressão Alveolar
Pv = pressão pressão venosa
Relação Ventilação-Perfusão
• Para o pulmão a proporção é definida como a
ventilação alveolar total dividida pelo débito
cardíaco.
• Em indivíduos normais ventilaçãi = 4L/min
• Débito cardíaco = 5L/min
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Alterações na V/Q em uma
unidade alveolar
Composição gasosa alveolar
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Nos alvéolos
• Processo dependente
da difusão dos gases;
• Proximidade das
paredes do alvéolo e
dos capilares.
Gradientes de concentração (pressão
parcial)
Transporte do oxigênio
• Hemoglobina
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Aula 05 fisiologia respiratoria mamiferos

  • 2. Sumário • Anatomia geral e função do aparelho respiratório dos humanos • Condutos aeríferos e os pulmões; • Músculos associados • Funcionamento do aparelho respiratório • Ventilação pulmonar. • Volume e capacidade dos pulmões • Processo de trocas gasosas • Perfusão • Hematose • Transporte dos gases
  • 4. Constituintes: SISTEMA RESPIRATÓRIO • Porção condutora – Cavidade nasal – Nasofaringe – Laringe – Traquéia – Brônquios – Bronquiolos • Transportam, filtram, umedecem e aquecem o ar antes que ele alcance a porção respiratória.
  • 5. Constituintes: SISTEMA RESPIRATÓRIO • Porção respiratória – Porção de transição Bronquíolos respiratório – Porções terminais da árvore brônquica e alvéolos • Trocas gasosas- Hematose
  • 6.
  • 7. • Regiões do trato respiratório; • As vias aéreas;
  • 8. Anatomia do sistema respiratório A área tota da seção transversa das vias aéreas aumenta rapidamente como resultado da da extensa ramificação!
  • 9.
  • 10. Alvéolos • Local onde ocorrem as trocas gasosas - Hematose • São pequenos sacos envolvidos por uma série de vasos sanguíneos de modo que área de contato é bastante grande; • Apresentam parede bastante fina
  • 11.
  • 12. • “Os objetivos da respiração são prover oxigênio aos tecidos e remover o dióxido de carbono. A fim de alcançar tais objetivos a respiração pode ser dividida em quatro principais funções: (1) Ventilação pulmonar – a entrada e saída de ar dos pulmões; (2) Difusão de oxigênio e dióxido de carbono entre os alvéolos e o sangue; (3) transporte de oxigênio e dióxido de carbono no sangue e líquidos corporais e suas trocas com as células do corpo; (4) Regulação da ventilação e outros aspectos regulatórios da respiração.”
  • 14. Anatomia do sistema respiratório
  • 15. • Regiões do trato respiratório; • As vias aéreas;
  • 16. Anatomia do sistema respiratório A área total da seção transversa das vias aéreas aumenta rapidamente como resultado da da extensa ramificação!
  • 17.
  • 18. Alvéolos • Local onde ocorrem as trocas gasosas - Hematose • São pequenos sacos envolvidos por uma série de vasos sanguíneos de modo que área de contato é bastante grande; • Apresentam parede bastante fina
  • 19.
  • 20. Músculos respiratórios • Intercostais externos – movem as costelas e o externo • Diafragma - • Esternocleidomastoido • Escaleno • Abdominais • Intercostais externos Respiração forçada. Guyton & Hall
  • 21. Os músculos respiratórios são responsáveis pela ampliação da caixa torácica e consequente alterações na pressão intralveolar.
  • 22. Pleura pulmonar (visceral e parietal) • Camada dupla de tecido que envolve o pulmão. • A cavidade pleural e suas dobraduras servem como um ambiente lubrificante para o movimento pulmonar.
  • 23.
  • 24. E como é que os pulmões não colabam? - Propriedades elásticas do pulmão • Fibras elásticas concêntricas • Tendem a colapsar, e por que não colapsa? • Pleura • Gradiente de pressão transmural • “Pressão do ar dentro do alvéolo pulmonar = pressão atmosférica” • A cavidade pleural possui uma pressão negativa à pressão atmosférica! • A diferença entre pressão intralveolar e da cavidade pleural geram o gradiente de pressão transmural. • Entendendo a pressão intrapleural: • Resultado da força exercida pelos pulmões para colapsarem
  • 25. Complacência pulmonar • Habilidade do pulmão em distender – distensibilidade pulmonar. • Resultado da: Variação do volume/Variação da pressão. • Ela não é constante! Variável conforme o momento do ciclo respiratório; • Consequência da histologia do pulmão.
  • 26. Surfactante, tensão superficial e o colapso alveolar. • Tensão superficial • Surfactante é produzido pelas células alveolares tipo dois. • Atua como um detergente natural reduzindo a tensão superficial da água presente entre o
  • 27. zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz Alvéolo 760mm Hg Pleura parietal Pleura visceral 756 mm Hg Cavidade intrapleural Propriedades elásticas do pulmão e caixa torácica Pressão pleural mantém os alvéolos abertos PT – Pressão torácica Tensão superficial da água gera pressão para o alvéolo colabar Surfactante reduz a ação da tensão superficial da água.
  • 28. Alvéolo 760mm Hg Pleura parietal Pleura visceral 756 mm Hg Cavidade intrapleural Pressão pleural mantém os alvéolos abertos Pressão transmural através da caixa torácica (Pct); Pct = Ppl- Pb Tensão superficial da água gera pressão para o alvéolo colabar Surfactante reduz a ação da tensão superficial da água.
  • 30. Como o surfactante contribui com a estabilização do tamanho dos alvéolos? https://www.youtube.com/watch?v=jZ0SQfYRJo8
  • 31.
  • 32. E se a pleura for perfurada? • Trauma com perfuração da cavidade pleural de fora para dentro • Comunicação entre a cavidade pleural com o meio externo • Se houver a perfuração da pleura, o pulmão colabará devido à entrada de ar e ao extravasamento de líquido. Não haverá mais pressão negativa que unia as duas pleuras. Então, a pleura parietal acompanha a caixa torácica e a visceral acompanha o pulmão que vai colabar. (Visceral não mais acompanha Parietal)
  • 33.
  • 34. Nascidos prematuros e ausência de surfactante • Síndrome do desconforto respiratório do recém nascido // Síndrome da angústia respiratória.
  • 35. O ato de Respirar – o ciclo respiratório 1. A ventilação é puramente passiva; 2. Não há trabalho muscular na expiração; 3. Há trabalho muscular na inspiração; 4. Quando a respiração é forçada há trabalho muscular no ciclo completo.
  • 36. Inspiração • Lei de Boyle: • Aumento de volume resulta em diminuição da pressão. • P1.V1=P2.V2 • Expansão da caixa torácica! • Pressão alveolar negativa! Contração do diafragma e seu consequente abaixamento; Contração dos músculos intercostais e ampliação da caixa torácica
  • 37. Expiração • Lei de Boyle: • Diminuição de volume resulta em aumento da pressão. • P1.V1=P2.V2 • Redução da caixa torácica! • Pressão alveolar Positiva! Relaxamento do diafragma e seu consequente levantamento; Relaxamento dos músculos intercostais e redução da caixa torácica Respiração ativa recruta os músculos intercostais internos e abdominais!!
  • 38. Variações das pressões intralveolar e intrapleural durante o ciclo respiratório Pressão Intralveolar Na Inspiração: a Palv é negativa (ar entra no pulmão); Na Expiração: a Palv é positiva (ar sai do pulmão) – Quando não há fluxo de ar, a Palv= 0mm Hg
  • 39. Variações das pressões intralveolar e intrapleural durante o ciclo respiratório.
  • 40.
  • 41.
  • 42. Mecânica pulmonar estática • Volumes pulmonares: • “Todos os volumes pulmonares são subdivisões da capacidade pulmonar total (CPT)”. • Espirômetro. • Volume corrente [Vc] • Capacidade vital (CP); • Volume residual (VR);
  • 43.
  • 44. CPT CRF VIR VER CVF VR CI CV Vc CPT – Capacidade Pulmonar total VER– Volume Expiratório de reserva CRF – Capacidade Residual Funcional CVF – Capacidade Vital Forçada CI – Capacidade Inspiratória VR – Volume residual CV – Capacidade Vital Berne e Lev, Fisiologia 6ed.
  • 45. Processo de trocas gasosas • Processo de trocas gasosas • Perfusão • Hematose • Transporte dos gases
  • 46. Perfusão • “Perfusão é o processo pelo qual o sangue desoxigenado passa pelos pulmões e é oxigenado”. • Difusão dos gases (Lei de Fick!)
  • 47. Maas... Não é tão simples. A perfusão é diferente em diferentes regiões do pulmão Pa= pressão arterial pulmonar PA = pressão pressão Alveolar Pv = pressão pressão venosa
  • 48. Relação Ventilação-Perfusão • Para o pulmão a proporção é definida como a ventilação alveolar total dividida pelo débito cardíaco. • Em indivíduos normais ventilaçãi = 4L/min • Débito cardíaco = 5L/min • Ventilação/Perfusão = 0.8 ...
  • 49. Alterações na V/Q em uma unidade alveolar
  • 51. Nos alvéolos • Processo dependente da difusão dos gases; • Proximidade das paredes do alvéolo e dos capilares.
  • 52. Gradientes de concentração (pressão parcial)
  • 53.
  • 55.
  • 56. Transporte do CO2 • Bicarbonato (70%) • Dissolvido no plasma (7%) • Ligado a hemoglobina (23%)

Notas do Editor

  1. No pulmão D identificar lobos superior, médio e inferior e as fissuras (oblíqua e horizontal). No pulmão E, identifique os lobos, superior e inferior e a língula, localizada na porção inferior do lobo superior. Note as diferenças entre os pulmões direito e esquerdo. Na face medial dos pulmões, identifique o hilo do pulmão esquerdo (artéria brônquio e veia) e do pulmão D (brônquio, artéria e veia); que são os elementos que constituem a raiz do pulmão, juntamente com nervos e linfáticos.
  2. A traquéia se subdivide para formar brônquios, os quais se ramificam repetidamente, levando, eventualmente a bronquíolos terminais e finalmente a bronquíolos respiratórios, cada um dos quais é ligado a um conjunto terminal de dutos e sacos alveolares A área total da seção transversal das vias aéreas aumenta rapidamente como resultado da extensa ramificação, embora o diâmetro dos dutos aéreos individuais diminua da traquéia até os bronquíolos terminais. Os gases são transferidos através das paredes delgadas dos alvéolos por toda porção do pulmão, distalmente aos bronquíolos terminais.
  3. rominent cells in the adult human alveolus. A) A cross-section of the respiratory zone shows the relationship between capillaries and the airway epithelium. Only 4 of the 18 alveoli are labeled. B) Enlargement of the boxed area from (A) displaying intimate relationship between capillaries, the interstitium, and the alveolar epithelium. C) Electron micrograph displaying a typical area depicted in (B). The pulmonary capillary (cap) in the septum contains plasma with red blood cells. Note the closely apposed endothelial and pulmonary epithelial cell membranes separated at places by additional connective tissue fibers (cf ); en, nucleus of endothelial cell; epl, nucleus of type I alveolar epithelial cell; a, alveolar space; ma, alveolar macrophage. D) Type II cell formation and metabolism of surfactant. Lamellar bodies (LB) are formed in type II alveolar epithelial cells and secreted by exocytosis into the fluid lining the alveoli. The released lamellar body material is converted to tubular myelin (TM), and the TM is the source of the phospholipid surface film (SF). Surfactant is taken up by endocytosis into alveolar macrophages and type II epithelial cells. N, nucleus; RER, rough endoplasmic reticulum; CB, composite body. (For (A) From Greep RO, Weiss L: Histology, 3rd ed. New York: McGraw-Hill, 1973; (B) Reproduced with permission from Widmaier EP, Raff H, Strang KT: Vander’s Human Physiology: The Mechanisms of Body Function, 11th ed. McGraw-Hill, 2008; (C) Burri PA: Development and growth of the human lung. In: Handbook of Physiology, Section 3, The Respiratory System. Fishman AP, Fisher AB [editors]. American Physiological Society, 1985; and (D) Wright JR: Metabolism and turnover of lung surfactant. Am Rev Respir Dis 136:426, 1987.)
  4. No pulmão D identificar lobos superior, médio e inferior e as fissuras (oblíqua e horizontal). No pulmão E, identifique os lobos, superior e inferior e a língula, localizada na porção inferior do lobo superior. Note as diferenças entre os pulmões direito e esquerdo. Na face medial dos pulmões, identifique o hilo do pulmão esquerdo (artéria brônquio e veia) e do pulmão D (brônquio, artéria e veia); que são os elementos que constituem a raiz do pulmão, juntamente com nervos e linfáticos.
  5. A traquéia se subdivide para formar brônquios, os quais se ramificam repetidamente, levando, eventualmente a bronquíolos terminais e finalmente a bronquíolos respiratórios, cada um dos quais é ligado a um conjunto terminal de dutos e sacos alveolares A área total da seção transversal das vias aéreas aumenta rapidamente como resultado da extensa ramificação, embora o diâmetro dos dutos aéreos individuais diminua da traquéia até os bronquíolos terminais. Os gases são transferidos através das paredes delgadas dos alvéolos por toda porção do pulmão, distalmente aos bronquíolos terminais.
  6. rominent cells in the adult human alveolus. A) A cross-section of the respiratory zone shows the relationship between capillaries and the airway epithelium. Only 4 of the 18 alveoli are labeled. B) Enlargement of the boxed area from (A) displaying intimate relationship between capillaries, the interstitium, and the alveolar epithelium. C) Electron micrograph displaying a typical area depicted in (B). The pulmonary capillary (cap) in the septum contains plasma with red blood cells. Note the closely apposed endothelial and pulmonary epithelial cell membranes separated at places by additional connective tissue fibers (cf ); en, nucleus of endothelial cell; epl, nucleus of type I alveolar epithelial cell; a, alveolar space; ma, alveolar macrophage. D) Type II cell formation and metabolism of surfactant. Lamellar bodies (LB) are formed in type II alveolar epithelial cells and secreted by exocytosis into the fluid lining the alveoli. The released lamellar body material is converted to tubular myelin (TM), and the TM is the source of the phospholipid surface film (SF). Surfactant is taken up by endocytosis into alveolar macrophages and type II epithelial cells. N, nucleus; RER, rough endoplasmic reticulum; CB, composite body. (For (A) From Greep RO, Weiss L: Histology, 3rd ed. New York: McGraw-Hill, 1973; (B) Reproduced with permission from Widmaier EP, Raff H, Strang KT: Vander’s Human Physiology: The Mechanisms of Body Function, 11th ed. McGraw-Hill, 2008; (C) Burri PA: Development and growth of the human lung. In: Handbook of Physiology, Section 3, The Respiratory System. Fishman AP, Fisher AB [editors]. American Physiological Society, 1985; and (D) Wright JR: Metabolism and turnover of lung surfactant. Am Rev Respir Dis 136:426, 1987.)
  7. Muscles and movement in respiration. A) An idealized diagram of respiratory muscles surrounding the rib cage. The diaphragm and intercostals play prominent roles in respiration. B) and C) X-ray of chest in full expiration (B) and full inspiration (C). The dashed white line on in C is an outline of the lungs in full expiration. Note the di erence in intrathoracic volume. (Reproduced with permission A) from Fishman AP: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders, 4th ed. McGraw Hill Medical, 2008; B, C from Comroe JH Jr: Physiology of Respiration, 2nd ed., Year Book, 1974.
  8. Pleuralspaceandconnective bers. A) Front sectional drawing of lung within the rib cage. Note the parietal and visceral pleura and the infoldings around the lung lobes that include pleural space. B) Connective ber tracts of the lung are highlighted. Note the axial bers along the airways, the peripheral bers in the pleura, and the septal bers. (Reproduced with permission from Fishman AP: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders, 4th ed. McGraw Hill Medical, 2008)