Sistema Respiratório
SISTEMA RESPIRATÓRIO
Você inspira, expira. Inspira, expira. Entra o ar, sai o ar. É assim o tempo todo! Você pode estar na escola, correndo, comendo, vendo tevê, dormindo – não importa.
Lá está você: inspirando, expirando, puxando ar, mandando ar embora.
Mas por quê a gente respira? Porque somos formados por células, milhões de células, e cada uma precisa de um pouco de ar. Tem que ter ar para todas! E quando a gente faz um exercício físico, como dançar ou jogar futebol, as células precisam de mais ar. Por isso a gente respira mais depressa e o nosso coração bate mais forte. Mais ar! Mais ar!
A respiração é a função mediante a qual as células vivas do corpo tomam oxigênio (O2) e eliminam o bióxido de carbono (CO2).
É um intercâmbio gasoso (O2 e CO2) entre o ar da atmosfera e o organismo.
O sangue circula dentro de diminutos vasos adjacentes a cada célula corporal e são os glóbulos vermelhos do sangue que levam oxigênio aos tecidos e extraem bióxido de carbono.
Nos pulmões, os glóbulos vermelhos descarregam seu bióxido de carbono no ar e dele tomam sua nova carga de oxigênio. O processo se chama hematose.
O SISTEMA RESPIRATÓRIO ESTÁ FORMADO POR
Vias respiratórias (cavidades nasais, nasofaringe, traquéia, árvore bronquial) que conduzem, aquecem, umedecem e filtram o ar inalado de partículas de pó e gases irritantes, antes de sua chegada à parte pulmonar. Parte respiratória dos pulmões, formada pelos pulmões com os bronquíolos respiratórios, os alvéolos pulmonares e o tecido elástico.
Todas as vias respiratórias, das narinas até os bronquíolos terminais, se mantêm úmidas pela presença de uma capa de células (epitélio) que produz uma substância chamada muco. O muco umedece o ar e impede que as delicadas paredes alveolares se sequem, ao mesmo tempo que apanha as partículas de pó e substâncias estranhas. Também há células ciliadas. Os cílios são espécies de pelos na superfície da célula que têm um movimento ondulatório. Esses movimentos fazem com que o muco flua lentamente até a laringe. Depois o muco e as partículas que leva presas são deglutidas ou expelidas pela tosse.
As vias aeríferas podem ser divididas em:
A respiração é uma das funções essenciais do organismo. Consiste em fornecer oxigênio ao sangue, oxigênio esse que será levado a todas as células. Sem oxigênio, os tecidos, e, portanto, o organismo inteiro, não poderiam viver. O oxigênio está contido no ar e o ar entra em contato com o sangue, mediante um aparelho chamado "respiratório". Permite ele as trocas entre o sangue e o ar: o ar cede ao sangue o oxigênio; o sangue, por sua vez, por meio dos pulmões, abandona o anidrido carbônico que é um produto de rejeição da respiração das células. A respiração se exerce por meio de uma série de atos tais que permitem a passagem do ar através das vias respiratórias.
Começando pelo nariz, que é onde a gente pega o ar. Dentro do nariz, há um monte de pêlos. Eles servem como um filtro, já que o ar pode estar sujo.
E, contra a sujeira, espirro nela! Sim, é um dos motivos por que a gente espirra.
Para expulsar impurezas que vêm junto com o ar inspirado. Imagine – argh – que um mosquito entra no seu nariz. Ele vai ficar preso nos pêlos, aí seu corpo vai expulsar um monte de ar, fazendo uma ventania. É o espirro! O mosquito vai sair a mais de 160 quilômetros por hora! E já vai tarde.
O ar pode entrar pela boca também, mas nesse caso não é filtrado. É por isso que dizem: em boca fechada não entra mosquito. Para o ar, a boca deve ser como uma rua de mão única: só saída.
Do nariz ou da boca, o ar passa por um grande túnel, cheio de estações, como a linha do metrô. No começo do túnel há um portão, a glote. Ela só deixa entrar o ar, impedindo que alimentos passem.
A primeira estação é a laringe, muito importante para a voz. Por isso que a gente fica rouco quando tem laringite: é quando a laringe está doente.
Em seguida, vêm as cordas vocais. São elas que regulam o ar, quando a gente fala grosso ou fino.
Logo embaixo vem a traquéia. É a última estação antes de chegar aos pulmões – ou a primeira quando o ar está saindo. Como o nariz, a traquéia tem um filtro de pêlos, que não deixa que nenhuma partícula passe para os pulmões: próxima parada...
No começo dos pulmões estão os brônquios. A gente só lembra deles se tem bronquite, mas são muito importantes. Os brônquios formam uma rede através do pulmão, levando o ar por caminhos cada vez mais estreitos até os alvéolos. A bronquite faz esses caminhos ficarem muito mais estreitos, causando falta de ar.
Alvéolos pulmonares, a estação terminal do sistema respiratório. Aqui o ar é passado ao sangue e começa outra viagem. Para a gente, o principal componente do ar é o oxigênio. Então o sangue vai pegar o oxigênio com seus glóbulos vermelhos e levá-lo até as mais remotas células. Pensa que demora? Que nada, isso acontece muitas vezes por minuto.
É nos alvéolos também que chega o sangue sujo, com o ar usado. Lembra que o coração manda o sangue sujão para o pulmão? Quando você respira, as células transformam o oxigênio em gás carbônico. Os alvéolos pegam esse ar usado e mandam embora, pelo mesmo caminho por onde entrou: brônquios, traquéia, cordas vocais, laringe, nariz ou boca.
Então quer dizer que, quando a gente fala, nossas palavras estão cheias de significado e... gás carbônico!? Pois é.
A peça central do movimento da respiração é o diafragma. Ele fica logo abaixo da caixa torácica. Para o ar entrar, ele abaixa e empurra o estômago. Para expulsar o ar, ele dá um empurrão para cima. Portanto, quando você fala, é o diafragma que está mandando o ar para cima.
Hic! E o que é o soluço? Às vezes a gente está comendo e engole ar junto. Então a glote fica confusa, não sabe se abre, se fecha... E o diafragma entra em ação, empurrando ar para cima para expulsar algum alimento que possa ter entrado.
Aí, para o soluço ir embora, cada um tem uma receita: beber água pulando num pé só, prender a respiração e contar até 83, pular corda enquanto assovia o hino nacional e outras loucuras.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
O sistema respiratório pode ser subdividido numa porção condutora e em outra respiratória. A porção condutora é formada pela nasofaringe, laringe, traquéia, brônquios e bronquíolos. A porção respiratória é formada pelos bronquíolos respiratórios, ductos alveolares e alvéolos.
As fossas nasais são forradas internamente por uma mucosa que varia segundo a região estudada. Na porção inicial, que faz contato direto com o exterior e conhecida como porção do vestíbulo, a mucosa é formada por um epitélio estratificado pavimentoso, sustentado por uma lâmina própria de tecido conjuntivo denso. Neste epitélio, como na pele, encontramos pêlos e glândulas, que auxiliam no processo de filtração do ar. A maior parte das fossas nasais são recobertas por epitélio pseudo-estratificado cilíndrico ciliado com células caliciformes, epitélio comum a boa parte do sistema respiratório. Esta porção das fossas nasais é conhecida como porção respiratória e, além do epitélio, pode-se observar uma lâmina própria fibrosa com glândulas. Além destes 2 tipos de epitélios nas fossas nasais observa-se um epitélio especializado na porção olfatória da mucosa nasal. O epitélio desta região também é pseudo-estratificado colunar, onde são vistas, além de células de sustentação, células basais e células olfatórias. Estas ultimas são na realidade neurônios bipolares, que apresentam cílios não-móveis na sua porção apical.
O epitélio descrito na área respiratória das fossas nasais é, como foi apresentado anteriormente, comum a várias outras porções do trato respiratório. Este epitélio, em função desta larga distribuição, é conhecido como epitélio respiratório e é formado por 5 tipos celulares: - células cilíndricas ciliadas; - células basais, as quais são responsáveis pela renovação do epitélio, e que não alcançam a luz do tubo conferindo o aspecto pseudo-estratificado; as células caliciformes, produtora de muco; células em escova, ricas em microvilos na porção apical e a célula granular, que são células endócrinas atuando na regulação do sistema como um todo.
A faringe, localizada, em seguida as fossas nasais, apresenta epitélio respiratório e nas porções que entram em contato com o alimento, na orofaringe, apresenta epitélio estratificado pavimentoso. A laringe une a faringe à traquéia e tem como ponto mais importante a presença de dobras da mucosa, sendo o segundo par, as cordas vocais verdadeiras. Da mesma forma que acontece na faringe a mucosa na laringe apresenta regiões com epitélio respiratório e outras sujeitas a atrito, onde este epitélio é substituído por epitélio estratificado pavimentoso. A laringe é sustentada por diversas placas cartilaginosas, as maiores do tipo hialino e as placas menores de cartilagem elástica.
A traquéia se segue a laringe sendo formada por um tubo sustentado por diversos anéis de cartilagem hialina. A traquéia é revestida internamente pelo epitélio respiratório, e sua lâmina própria é formada por tecido conjuntivo frouxo. A mucosa da traquéia apresenta além das células caliciformes do epitélio, diversas glândulas mucosas. Os anéis cartilaginosos da traquéia são abertos posteriormente e unidos através de musculatura lisa. Os anéis são revestidos externamente por tecido conjuntivo frouxo que se constitui numa camada adventícia.
A traquéia se ramifica e origina os dois brônquios, que após um pequeno percurso entram no pulmão onde se dividem sucessivamente. Quando os brônquios alcançam uma pequena dimensão, a ponto de não se observar em corte, peças de cartilagem, mas somente musculatura lisa ao redor de sua luz, estes passam a ser considerados bronquíolos. A diminuição no calibre destes condutos também é acompanhada por uma transformação nas características histológicas, que a princípio são semelhantes aquelas observadas na traquéia.
Nos ramos maiores dos brônquios, o epitélio é aquele observado em quase todo o trato respiratório superior, o epitélio respiratório, porém aos poucos passa de pseudo-estratificado para cilíndrico simples, ainda com células ciliadas e caliciformes. A lâmina própria assim como a da traquéia é rica em fibras elásticas e é seguida por conjuntivo, onde estão localizadas as placas cartilaginosas e a musculatura lisa. Com a diminuição do calibre do brônquio ocorre uma diminuição no tamanho destas placas e um aumento na quantidade de músculo liso, relativamente ao tamanho do ducto.
Nos bronquíolos as alterações continuam, o epitélio que nos bronquíolos mais calibrosos é cilíndrico simples aos poucos passa a cúbico e ocorre uma diminuição no numero de células ciliadas e de células caliciformes. Não se observa mais cartilagem ao redor do ducto, somente musculatura lisa. Nos ductos de menor calibre ocorre uma redução ainda maior no conjuntivo abaixo do epitélio. Os bronquíolos terminais apresentam parede bem fina e o epitélio cúbico, com a ausência de células caliciformes. No lugar deste tipo celular, passa a se observar células de Clara.
Já fazendo parte da porção respiratória, os bronquíolos respiratórios com epitélio semelhante ao encontrado na porção terminal, se caracteriza pela presença de diversos alvéolos em sua parede. Os bronquíolos respiratórios são seguidos pelos ductos alveolares. Este ducto apresenta a parede repleta de sacos alveolares. Somente nos vértices entre dois sacos alveolares, que podem ser observados resquícios da parede do ducto, com epitélio cúbico simples, poucas fibras elásticas e reticulares e musculatura lisa.
A porção final do sistema respiratório é formada pelos sacos alveolares ou alvéolos. Os alvéolos apresentam parede fina, em função da própria necessidade de troca gasosa. O epitélio que forra os alvéolos é do tipo pavimentoso simples. Observa-se 2 tipos celulares principais: - os pneumatócitos I e os pneumatócitos II. Os pneumatócitos I são células achatadas que revestem a superfície do alvéolo. O pneumatócito II é responsável pela produção de surfactante e se localiza nos vértices ou septos dos sacos alveolares.
Entre 2 sacos alveolares, a parede pode apresentar somente capilares sangüíneos, de tal forma, que a barreira entre o sangue e o ar é formada simplesmente pelas células epiteliais e endoteliais e as respectivas membranas basais. No septo, onde não ocorre troca gasosa, já se observa fibras reticulares e elásticas, substância amorfa, além de fibroblastos, responsáveis pela sua produção. Observam-se macrófagos nos sacos alveolares e ductos, os quais são os responsáveis pela limpeza e proteção destas vias.
REGULAÇÃO DA RESPIRAÇÃO
Durante uma situação de repouso inspiramos e expiramos aproximadamente 500 ml de ar a cada ciclo. Em repouso executamos aproximadamente 12 ciclos a cada minuto. Portanto, aproximadamente 6.000 ml de ar entram e saem de nossas vias aéreas durante 1 minuto.
Quando executamos uma atividade física aumentada, nossas células produzem uma quantidade bem maior de gás carbônico e consomem também quantidade bem maior de oxigênio. Por isso devemos aumentar também bastante nossa ventilação pulmonar pois, caso isso não ocorra, teremos no nosso sangue uma situação de hipercapnia e hipóxia. Tanto a hipercapnia quanto a hipóxia podem nos levar a um estado de acidose. A acidose, se não tratada, pode nos levar a um estado de coma e, posteriormente, à morte.
Tudo isso normalmente é evitado graças a um mecanismo automático que regula, a cada momento, nossa respiração, de acordo com a nossa necessidade a cada instante.
No tronco cerebral, na base do cérebro, possuimos um conjunto de neurônios encarregados de controlar a cada instante a nossa respiração: Trata-se do Centro Respiratório.
O Centro Respiratório é dividido em várias áreas ou zonas com funções específicas cada uma:
ZONA INSPIRATÓRIA
É a zona responsável por nossa inspiração. Apresenta células auto-excitáveis que, a cada 5 segundos aproximadamente, se excitam e fazem com que, durante aproximadamente 2 segundos nos inspiremos. A partir desta zona parte um conjunto de fibras (via inspiratória) que descem através da medula e se dirigem a diversos neurônios motores responsáveis pelo controle dos nossos diversos músculos da inspiração.
ZONA EXPIRATÓRIA
Quando ativada, emite impulsos que descem através de uma via expiratória e que se dirigem a diversos neurônios motores responsáveis pelos nossos músculos da expiração. Através de um mecanismo de inibição recíproca, quando esta zona entra em atividade, a zona inspiratória entra em repouso, e vice-versa. Durante uma respiração em repouso a zona expiratória permanece constantemente em repouso, mesmo durante a expiração. Acontece que, em repouso, não necessitamos utilizar nossos músculos da expiração, apenas relaxamos os músculos da inspiração e a expiração acontece passivamente.
ZONA PNEUMOTÁXICA
Constantemente em atividade, tem como função principal inibir (ou limitar) a inspiração. Emite impulsos inibitórios à zona inspiratória e, dessa forma, limita a duração da inspiração. Portanto, quando em atividade aumentada, a inspiração torna-se mais curta e a frequência respiratória, consequentemente, aumenta.
ZONA QUIMIOSSENSÍVEL
Situada entre as zonas inspiratória e expiratória, controla a atividade de ambas. Quanto maior a atividade da zona quimiossensível, maior será a ventilação pulmonar. Esta zona aumenta sua atividade especialmente quando certas alterações gasométricas ocorrem: Aumento de Gás Carbônico, Aumento de íons Hidrogênio livres (redução de pH) e, em menor grau, redução de Oxigênio.
O fator que provoca maior excitação na zona quimiossensível, na verdade, é o aumento na concentração de íons Hidrogênio livres no meio, isto é, uma situação de acidose.
Mas acontece que, na prática, verificamos que um aumento de gás carbônico no sangue (hipercapnia) provoca muito mais o aumento na atividade da zona quimiossensível do que um aumento na concentração de Hidrogênio em igual proporção no sangue. Isso ocorre porque o gás carbônico apresenta uma solubilidade muitas vezes maior do que a do hidrogênio e, com isso, atravessa a membrana das células nervosas com muito mais facilidade. No interior das células da zona quimiossensível, o gás carbônico reage com a água lá presente e, graças à enzima anidrase carbônica, rapidamente forma ácido carbônico. Este, então, se dissocia formando íon bicarbonato + íon Hidrogênio livre, sendo este último exatamente o que mais excita a zona quimiossensível.
A hipóxia também excita a zona quimiossensível, mas de uma outra maneira bem diferente: Na croça da aorta e nos seios carotídeos existem receptores muito sensíveis a uma queda na concentração de oxigênio no sangue: os quimioceptores (aórticos e carotídeos). Quando a concentração de oxigênio no sangue se torna mais baixo do que a desejável, estes receptores se excitam mais intensamente e enviam sinais à zona quimiossensível aumentando a excitabilidade desta e, com isso, aumentando a ventilação pulmonar.
EFEITOS DA ATIVIDADE FÍSICA NA VENTILAÇÃO PULMONAR
Um aumento da atividade física também provoca aumento na ventilação pulmonar de outras formas:
Impulsos provenientes da área motora cortical, responsável pelo comando consciente de nossa atividade motora, ao se dirigirem para baixo, em direção à medula, passam pelo tronco cerebral (além de outras áreas) e fazem conecções com alguns neurônios desta região. Isso pode provocar aumento na ventilação pulmonar, muitas vezes mesmo antes que as alterações gasométricas (hipercapnia, hipóxia ou acidose) aconteçam.
Movimentos passivos também podem aumentar a ventilação pulmonar: Na profundidade de nossos músculos esqueléticos, nos tendões e mesmo no interior de muitas das nossas cápsulas articulares, possuimos receptores que se excitam a cada movimento dessas estruturas. Ao se excitarem, enviam impulsos que se dirigem à medula e também, muitas vezes, ao encéfalo, passando pelo tronco cerebral e fazendo conexões com neurônios do Centro Respiratório.
MECANISMOS
Os mecanismos de obtenção, difusibilidade, transporte e eliminação de gases respiratórios (oxigênio e gás carbônico) e de suas ligações com o sistema circulatório fazem parte da fisiologia do sistema respiratório.
A primeira parte depende da difusão dos gases nas membranas e epitélios permeáveis do corpo ou dos órgãos respiratórios. A segunda parte é executada pelo sangue, com pigmentos respiratórios transportando estes gases. A terceira parte é a difusão dos gases entre o sangue e as células, podendo ocorrer então a respiração celular nas mitocôndrias.
PERCURSO DO AR INSPIRADO
PULMÕES
Sacos infláveis, protegidos pelas pleuras (duas membranas que apresentam entre elas, um líquido viscoso, para dar segurança aos movimentos respiratórios). Eles estão localizados dentro da caixa torácica (proteção) e estão limitados, inferiormente, por um músculo membranoso, chamado de diafragma, que é exclusivo dos mamíferos.
AS TROCAS GASOSAS NOS PULMÕES
O ar inspirado tem alta concentração de O2 e baixa concentração de CO2. Já o ar expirado é o inverso, tem baixa concentração de O2 e alta concentração de CO2. A difusão destes gases, feita nos alvéolos se dá entre duas camadas celulares, o epitélio dos alvéolos e o endotélio dos vasos (capilares que envolvem estes alvéolos). Ocorre aí o processo de hematose, ou seja, o oxigênio e o gás carbônico por difusão, tranformam sangue venoso em arterial.
O oxigênio é todo transportado pela hemoglobina das hemáceas, produzindo o composto instável HbO2 (oxiemoglobina). Já o CO2 é tranportado de três formas. A primeira, como o O2, combinado com a hemoglobina, formando o composto HbCO2 (carboemoglobina). A segunda forma, é dissolvido no plasma (mas apenas uma pequena parte, cerca de 9%, é transportada desta maneira) e a principal forma de transporte do CO2 é sob a forma de HCO3- no plasma.
Bulbo: Controla os movimentos diafragmáticos de acordo com o nível de CO2 no sangue. A respiração é involuntária.
Observação – Quando aumenta o nível de CO2 no sangue, há formação de Ácido Carbônico (Água + CO2), reduzindo o pH do sangue e formando o bicarbonato (HCO3), o qual estimulará o Bulbo para movimentar o diafragma. Ao respirarmos profundamente, a sensação de tontura dá-se pela alteração de pH.
RESPIRAÇÃO NOS ANIMAIS
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RESPIRAÇÃO |
ANIMAIS |
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Difusão |
Esponjas e celenterados |
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Cutânea |
Minhocas e planárias |
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Traqueal |
Insetos |
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Branquial |
a. Invertebrados ( alguns anelídeos, crustáceos e alguns moluscos b. Vertebrados (ciclóstomos, peixes e larvas de anfíbios). |
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Pulmonar |
Anfíbios adultos, répteis, aves e mamíferos |
RESPIRAÇÃO POR DIFUSÃO
Trocas gasosas imediatas entre as células e o meio ambiente.
Respiração cutânea: Troca de gases através da pele.
RESPIRAÇÃO BRANQUIAL
Brânquias externas ou internas (como nos peixes). A água com oxigênio dissolvido passa pelas brânquias, promovendo as trocas gasosas.
RESPIRAÇÃO PULMONAR
Os pulmões podem ser saculiformes ou parenquimatosos. As aves possuem pequenos pulmões associados aos sacos aéreos, através dos quais o ar é conduzido para o interior dos ossos pneumáticos.
Aparelho Respiratório
Mecanismo de respiração à participação dos músculos intercostais e do diafragma. Atividade regulada pelo centro respiratório situado no bulbo.
Inspiração – contração dos intercostais e do diafragma, diminuição da pressão, aumento do volume
EXPIRAÇÃO
Relaxamento dos respectivos músculos, aumenta a pressão interna e o volume diminui
HEMATOSE
Fenômeno de trocas gasosas que ocorrem nos alvéolos pulmonares, ricamente vascularizados. Por diferença de concentração de gases, o oxigênio passa dos alvéolos para os capilares.
CONTROLE DO MECANISMO
O bulbo é sensível ao acúmulo de CO2. Este acúmulo aumenta, acelera o ritmo dos movimentos respiratórios, promovendo a eliminação do CO2 excessivo.
TRANSPORTE DOS GASES
Oxigênio à a maioria do oxigênio é transportado pelo sangue, ligado a hemoglobina formando a oxi-hemoglobina (HbO2)
Dióxido de Carbono à a maioria do dióxido de carbono é transportado diluído no plasma na forma de bicarbonato (HCO3).