11. Fisiologia do aparato respiratório - ISIPEDIA

O aparelho respiratório é composto do nariz, a faringe (garganta), a laringe (caixa de ressonância ou órgão da voz), a traqueia brônquias e pulmões (ver figura).

A respiração pulmonar

A respiração é um processo fisiológico complexo no qual diferentes sistemas orgânicos participam e cuja principal função é obter o oxigênio necessário para o metabolismo celular e a expulsão do dióxido de carbono (dióxido de carbono) produzido por ele.

A perfusão pulmonar consiste na troca de gases respiratórios entre o ar atmosférico e o meio interno (plasma).

três subprocessas:

o transporte de gases respiratórios entre capilares pulmonares e capilar sistêmicos.
a troca de gases entre o meio interno e o citoplasma celular (troca de gás sistêmico). Tissue / respiração interna.

Portanto, o processo de câmbio gasoso no corpo (respiração) tem três etapas básicas:

respiração externa ou pulmonar é a troca de gases entre o sangue que circula para os capilares sistêmicos e que circulam pela capilares, através da membrana respiratória. Durante este processo, o sangue capilar pulmonar recebe o O2 e perde o CO2. Difusão de O2 e CO2 entre alvéolos e sangue.
respiração interna ou tecidual. É a troca de gases entre o sangue em capilares sistêmicos e células teciduais. Nesse processo, o sangue perde O2 e adquire CO2. Dentro das células, as reações metabólicas que consomem O2 e a liberação de CO2 durante a produção de ATP constituem uma respiração celular. O2 e transporte de CO2 para células e vice-versa.

pressão Alterações durante a ventilação pulmonar

O ar entra nos pulmões quando a pressão do ar que está dentro é menor que a pressão atmosférica. O ar deixa os pulmões quando a pressão dentro deles é maior que a pressão atmosférica.

A figura a seguir mostra alterações nas pressões parciais de oxigênio e dióxido de carbono (em MM Hg) durante a respiração externa e interna.

gases difusos de áreas com maior pressão parcial para áreas com menor pressão parcial.

inspiração

rendimento do ar nos pulmões é chamado de inspiração (inalação). A inspiração introduz o ar nos pulmões. Pouco antes de cada inspiração a pressão do ar dentro do pulmão é igual à pressão atmosférica (760 mm Hg ou 1 atm). Para que o ar insira os pulmões, a pressão deles deve ser menor que atmosférica. Esta condição é obtida através do aumento do tamanho dos pulmões.

A pressão de um gás em um compartimento fechado é inversamente proporcional ao volume do recipiente que o contém, o que significa que se o tamanho de O recipiente aumenta, a pressão do gás diminui, e se o recipiente diminuir a pressão aumenta. Esta relação inversa entre volume e pressão é chamada de lei de Boyle e pode ser vista na seguinte figura.

Boyle Law:

As alterações de pressão intrapulmonar ocorrem como resultado de alterações Volume pulmonar.
A pressão de uma quantidade de gás é inversamente proporcional ao seu volume (p = 1 / v).

quais consequências isso terão no processo respiratório? polegadas) , que gera uma diferença de pressão entre 1 e 3 mm Hg e uma inspiração de cerca de 500 ml de ar.

Durante a ventilação forçada, o diafragma pode ser descendente até 10 cm (4 polegadas), que produz um diferença de pressão de 100 mm Hg e a inspiração de um volume de ar de 2-3 litros. A contração do diafragma é responsável por cerca de 75% do ar que entra nos pulmões durante a respiração normal.

Vamos pensar … Existe alguma situação que possa fazer com que o diafragma não descesse completamente? Gravidez avançada, obesidade mórbida ou roupas apertadas na área do abdômen podem impedir a descida completa do diafragma.

Os músculos inspiratórios, segundos em ordem de importância, são intercostas externas. Quando esses músculos se contraem, levante as costelas. Como conseqüência, os diâmetros anteroposterior e laterais do aumento da cavidade torácica. A contração dos intercostais externos é responsável por cerca de 25% do ar que entra nos pulmões durante a ventilação normal.

Durante a inspiração normal, a pressão entre as duas camadas da pleura, chamada de pressão intrapleural (intratarácica), É sempre subatmosférico. Antes da inspiração, esta pressão é cerca de 4 mm Hg menor que a pressão atmosférica, ou seja, perto de 756 mm Hg, com uma pressão atmosférica de 760 mm Hg. Quando o diafragma e os músculos intercostais externos estão contratando e o tamanho total da cavidade torácica aumenta, o volume da cavidade pleural também aumenta, o que faz com que a pressão intrapleural desce até cerca de 754 mm Hg.

por Aumentar o volume dos pulmões, a pressão dentro, chamada de pressão alveolar (intrapulmonar), desce de 760 a 758 mm Hg. Desta forma, uma diferença de pressão entre a atmosfera e alvéolos é estabelecida. À medida que o ar sempre flui de uma região com maior pressão para outra com menos pressão, ocorre inspiração.

A imagem a seguir mostra as alterações de pressão durante a ventilação pulmonar. Durante a inspiração, os contratos do diafragma, o tórax se expande, os pulmões se movem e a pressão alveolar diminui. Durante a expiração, o diafragma relaxa, os pulmões de volta em uma direção interna à sua forma original e a pressão alveolar aumenta, o que impulsiona o ar para fora dos pulmões.

O ar entra nos pulmões quando a pressão alveolar é Menos que atmosférico e deixa-os quando a pressão alveolar é maior que atmosférica.

Expulsão

Expulsão do ar (expiração) também depende do gradiente de pressão, mas neste caso a pressão nos pulmões é maior que a pressão atmosférica. Ao contrário da inspiração, a expiração é um processo passivo porque não envolve qualquer contração muscular, mas é o resultado do recuo elástico (retração elástica) da parede do tórax e dos pulmões, que têm uma tendência natural para recuperar sua forma original (retrair) Depois de expandir.

Duas forças dirigidas para dentro contribuem para o retiro elástico:

Forças que contribuem para a retração:

o recuo de fibras elásticas que foram estendidos durante a inspiração, e
a tração gerada pela tensão superficial, que é o resultado da presença da camada líquida alveolar.

A expiração começa quando Os músculos inspiratórios relaxam. Quando o diafragma relaxa, sua cúpula equivale à sua elasticidade. Quando os músculos intercostais externos relaxam, as costelas descem. Esses movimentos diminuem os diâmetros da cavidade torácica, que reduz o volume pulmonar e os fluxos de ar.

Outros fatores que afetam a ventilação

As diferenças na pressão do ar promovem seu movimento durante a inspiração e a expiração. No entanto, outros três fatores afetam a velocidade do fluxo de ar e a instalação de ventilação:

a tensão superficial do líquido alveolar
a distensibilidade dos pulmões, e
a resistência das vias aéreas.

tensão superficial do líquido alveolar

A fina camada de líquido alveolar que cobre a superfície luminal dos alvéolos, Experta uma força chamada tensão superficial.

A tensão superficial surge em todas as interfaces de água do ar porque as moléculas polares de água são atraídas com maior intensidade entre si, do que com moléculas de gás no ar. Quando um líquido envolve uma esfera de ar, como em um alvéolo ou uma bolha de sabão, a tensão superficial produz uma força direcionada para dentro. Bolhas de sabão “exploram” porque colecionam para dentro devido à tensão superficial. Nos pulmões, a tensão superficial faz com que os alvéolos adotem o menor diâmetro possível. Durante a respiração, a tensão superficial deve ser superada para expandir os pulmões durante cada inspiração. A tensão superficial também é responsável por dois terços da retração elástica do pulmão, o que diminui o tamanho dos alvéolos durante a expiração. Em outras palavras, as forças que atuam a resistir à distensão incluem resistência elástica e tensão superficial exercida por surfactante pulmonar. Durante a inspiração, a tensão superficial do alvéolo deve ser superada para expandir os pulmões.

o surfactante (surfactante) (uma mistura de fosfolipídios e lipoproteínas) presentes no líquido alveolar reduz a sua tensão superficial.

Deixe-nos pensar … Que consequências você terá por um Recém-nascido prematuro a falta de surfactante pulmonar? A deficiência de surfactante em recém-nascidos prematuros produz síndrome de desconforto respiratório (SDR), que é caracterizada por um aumento significativo na tensão superficial do líquido alveolar, responsável pelo colapso de muitos alvéolos no final de cada expiração. Então você precisa de um grande esforço na próxima inspiração para reabrir os alvéolos colapsados.

Pulmonary distentionibility

a distensibilidade é o esforço necessário para relaxar o pulmão ea parede do tórax.

meios de alta distensibilidade que os pulmões ea parede torácica expandir-se com facilidade, enquanto uma distensão baixo . meios que resistem à expansão

nos pulmões, o distensibilidade é relativa a dois factores principais:. a elasticidade e a tensão superficial

sob condições normais, os pulmões têm uma alta distensibilidade e expandir facilmente, porque as fibras elásticas do tecido pulmonar são alongados de uma maneira normal, e o surfactante do líquido alveolar reduz a tensão superficial.

Vamos pensar … que consequências Será que você tem um reduzido distensão? A diminuição em distensibilidade é uma característica partilhada por vários distúrbios pulmonares que:

cicatrizes produzir no tecido pulmonar (por exemplo, tuberculose),
tornar o tecido pulmonar ela está cheia com líquido (por exemplo, edema pulmonar)
produzir uma deficiência de surfactante,
impedir a expansão dos pulmões, de alguma forma (por exemplo, paralisia dos músculos intercostais).

resistência às vias aéreas

o caudal através das vias aéreas depende da diferença de pressão e de resistência.

o fluxo de ar é igual à diferença de pressão entre os alvéolos e a atmosfera , dividida pela resistência.

as maiores vias aéreas exercer menos resistência.

vamos pensar .. vamos pensar … em que situações podemos encontrar-se com o aumento da resistência? Qualquer estado que estreita ou obstrui as vias aéreas aumenta a resistência, de modo que mais pressão é necessária para manter o mesmo fluxo de ar. A característica mais importante da asma ou doença pulmonar obstrutiva crónica (DPOC, que inclui o enfisema e a bronquite crónica) é o aumento da resistência das vias aéreas, por causa da sua obstrução ou colapso.

Inspiração:

contração muscular
Aumentar o volume caixa torácica
pressão negativa pleural
pressão negativa alveolar
pressão alvéolo Ambiental gradiente
fluxo de ar inspiratório
correcção gradiente

Vencimento:

O relaxamento muscular
Redução de volume da caixa torácica
Postitive pressão Presente
pressão positiva alveolar
pressão alvéolo Ambiental gradiente
fluxo de ar Expiratório
correcção gradiente

volumes e capacidades pulmonares

em repouso, um Adulto saudável executa em média 12 respirações por minuto (rpm), e com cada inspirar Ação e expiração mobiliza cerca de 500 ml de ar para o interior e fora dos pulmões. A quantidade de entrada de ar e sai em cada movimento respiratório é chamada de volume atual (VC). A ventilação por minuto (VM), o qual é o volume total de ar inspirado e expirado por minuto, é calculada pela multiplicação da frequência respiratória em volume corrente (500 ml):

VM = 12 RPM x 500 ml / respiração = 6 litros / min

O aparelho que é usado geralmente para medir o volume de ar trocado durante a respiração e taxa respiratória é o espirômetro ou respiratório. O registro é chamado de espirograma. A inspiração é registrada como uma deflexão e expiração positiva, como deflexão negativa (veja a figura abaixo).

vc varia de uma pessoa para outra e na mesma pessoa, em diferentes ocasiões. Em um adulto normal, 70% do volume atual (350 ml) atinge efetivamente a área respiratória do sistema respiratório, isto é, o bronquioli respiratório, os ductos alveolares, os sacos alveolares e os alvéolos, e participam do exterior. respirando. Os outros 30% (150 ml) permanecem nas vias aéreas de condução do nariz, a faringe, a laringe, a traquéia, o brônquio, brônquioli e brônquioli terminal.Ao todo, a condução aérea, vias aéreas que não participam de intercâmbio respiratório constituem o espaço anatômico mortal (respiratório). A freqüência de ventilação alveolar é o volume de ar por minuto que vem, na realidade, para a área respiratória:

350 ml / respiração x 12 rpm = 4200 ml / min / min

Outros volumes de pulmões são definidos em relação à ventilação forçada. Em geral, esses volumes são maiores em homens, em indivíduos mais altos e em jovens adultos; E menores em mulheres, em indivíduos baixos e em idosos.

Depois de fazer uma inspiração muito profunda, é possível inspirar muito mais de 500 ml. Este ar inspirado adicional, chamado volume de reserva inspiratória (VRI), é de cerca de 3100 ml em um adulto médio e 1900 ml homem na mulher adulta média.

Se você é normalmente inspirado e, em seguida, expulsão com a maior intensidade possível , uma maior quantidade de ar pode ser removida de 500 ml do VC. Volume adicional (1200 ml no homem e 700 ml em mulheres) é chamado de volume de reserva expiratório (VRE).

Mesmo depois de exalar o volume de reserva expiratório, ainda há uma quantidade considerável de ar nos pulmões, uma vez que A pressão intrapleural subatmoférica mantém os alvéolos um pouco insuflados, e uma pequena quantidade de ar permanece nas vias aéreas não colapsáveis. Este volume é o volume residual (VR) e aproxima 1200 ml em homens e 1100 ml em mulheres.

Em resumo, os volumes pulmonarificam o volume máximo de expansão dos pulmões. Podemos armazenar até 6 litros de ar nos pulmões:

volume de ventilação pulmonar ou volume atual (500 ml). Volume de ar inspirado ou exalado com cada respiração normal.
volume de reserva inspiratória (3000 ml). Volume extra de ar que pode ser inspirado pelo volume atual.
Volume de reserva expiratória (1100 ml). O ar que pode ser exalado em expiração forçada após a inspiração normal após uma inspiração forçada. Maior volume de ar adicional que pode ser exalado à força.
volume residual (1200 mL). Volume de ar restante nos pulmões após a expiração forçada. Ar que não pode ser removido dos pulmões.
volume respiratório por minuto. Quantidade total de novo ar que entra nos pulmões por minuto (VP * FR). Exemplo: 500 ml * 12 = 6 litros / minuto.

As capacidades pulmonares são combinações de volumes pulmonares específicos. A capacidade inspiradora é a soma de VC e VRI (500 ml + 3100 ml = 3600 ml, em homens e 500 ml + 1900 ml = 2400 ml, em mulheres). A capacidade residual funcional é a soma de VR e VRE (1200 ml + 1200 ml = 2400 ml, em homens e 1100 ml + 700 ml = 1800 ml, em mulheres). A capacidade vital é a resumo do volume de reserva expiratória (4800 ml, em homens e 3100 ml em mulheres). Finalmente, a capacidade total pulmonar é a soma de capacidade vital e volume residual (4800 ml + 1200 ml = 6000 ml, em homens e 3100 ml + 1100 ml = 4200 ml, em mulheres).

em resumo, recursos pulmonares são compostos de dois ou mais volumes juntos:

capacidade funcional residual (2300 ml). Quantidade de ar que permanece nos pulmões no final de uma expiração normal. É equivalente ao volume de reserva expiratória + o volume residual.
capacidade vital (4600 ml). Quantidade máxima de ar que uma pessoa pode eliminar de seus pulmões depois de encher-os ao máximo, girando o máximo possível. Pode ser modificado por várias patologias (poliomielite, asma, ICI, …). É equivalente ao volume de reserva inspiratória, além do volume de ventilação pulmonar, além do volume de reserva expiratória.
capacidade pulmonar total (5800 ml). Volume máximo ao qual os pulmões podem ser expandidos com o maior esforço inspiratório possível. É equivalente à capacidade vital mais o volume residual.

A soma dos volumes pulmonares é a quantidade total de ar que o pulmão pode abrigar.

O gráfico a seguir mostra o espelhograma dos volumes e as capacidades pulmonares. Os valores médios para adultos saudáveis de ambos os sexos são indicados, com os valores para a mulher entre parênteses. Deve-se notar que o espirograma é lido a partir da direita (início do registro) à esquerda (final do registro).

As capacidades pulmonares são combinações de vários pulmões.

Um homem com um volume atual de 550 ml respira com uma frequência de 14 respirma / min. O que é a ventilação por minuto? VM = vc x fr = 550 x 14 = 7700 ml por minuto.

troca de dióxido de oxigênio e carbono

a troca de oxigênio e dióxido de carbono entre o ar alveolar e o sangue pulmonar é produzido Por difusão passiva, que depende do comportamento dos gases, descritos em duas leis: a lei de Dalton e a lei de Henry. A lei de Dalton é importante para entender como os gases se movem, de acordo com suas diferenças de pressão de difusão, e a lei de Henry ajuda a explicar a relação entre a solubilidade de um gás e uma difusão.

Leis de gás: Dalton Lei e Henry Lei

De acordo com a lei de Dalton, cada gás em uma mistura de gás exerce sua própria pressão como se fosse a única.

A pressão de um gás específico em uma mistura é chamada de pressão parcial (PX ); A subscrito é a fórmula química do gás. A pressão total da mistura é calculada simplesmente adicionando todas as pressões parciais. O ar atmosférico é uma mistura de gases, nitrogênio, oxigênio, argônio, dióxido de carbono, quantidades variáveis de vapor de água e outros gases presentes em pequenas quantidades. A pressão atmosférica é a soma das pressões de todos os gases:

Pressão atmosférica (760 mm Hg) = PN2 + PO2 + PH2O + PAR + PCO2 + Gases

A pressão parcial exercida por cada componente da mistura pode ser determinada através da multiplicação da porcentagem do gás na mistura pela pressão total. O ar atmosférico contém 78,6% de nitrogênio, 20,9% de oxigênio, 0,93% de argônio, 0,04% de dióxido de carbono e 0,06% dos outros gases. A quantidade de água foi em média de 0,4% em um dia fresco e seco. Consequentemente, as pressões parciais dos gases aéreos inspirados são as seguintes:

pn2 = 0,786 x 760 mm Hg = 597,4 mm HG

PO2 = 0,209 x 760 mm Hg = 158,8 mm Hg

par = 0,0009 x 760 mm Hg = 0,7 mm Hg

ph2o = 0,003 x 760 mm Hg = 2,3 mm Hg

pCO2 = 0,0004 x 760 mm Hg = 0,3 mm Hg

ponotos gás = 0,0006 x 760 mm Hg = 0,5 mm Hg

Por que o ar alveolar tem menos O2 e mais CO2 ? Em comparação com o ar exalado, o ar alveolar tem menos O2 (13,6 vs 20,9%) e mais CO2 (5,2 vs 0,04%) por dois motivos. Primeiro, a troca gasosa no alvéolos aumenta o conteúdo de CO2 e diminui o conteúdo O2 do ar alveolar. Em segundo lugar, quando o ar é inspirado, ele umidifica ao passar pela cobertura mucosa molhada. Como o conteúdo de vapor de água no ar aumenta, a porcentagem relativa de O2 diminui. Em vez disso, o ar exalado contém mais O2 do que o ar alveolar (16 vs 13,6%) e menos CO2 (4,5 vs. 5,2%), porque parte do ar exalado estava no espaço morto anatômico e não participou da troca gasosa. O ar exalado é uma mistura de ar alveolar e ar inspirado que estava no espaço morto anatômico.

A lei de Henry estabelece que a quantidade de gás a ser dissolvida em um líquido é proporcional ao gás parcial da pressão e à sua solubilidade. Nos fluidos corporais, a capacidade de um gás a ser mantida em solução é maior, quando sua pressão parcial é maior e quando tem uma alta solubilidade na água. Quanto maior a pressão parcial de um gás em um líquido e maior a sua solubilidade, mais percentual do gás permanece em solução. Em comparação com o oxigênio, uma proporção muito maior de CO2 se dissolve no plasma porque sua solubilidade é 24 vezes maior que a da O2.

coeficientes de solubilidade:

o2: 0.024
CO2: 0,57 (24 vezes mais solúvel do que oxigênio)

o que Narcose de nitrogênio ou “atração através de profundidades”? Embora o ar ambiente contenha cerca de 79% de nitrogênio, este gás não cumpra funções no corpo e uma proporção muito escassa é dissolvida no plasma porque sua solubilidade sobre o nível do mar é baixa. À medida que a pressão do ar total aumenta, as pressões parciais de todos os gases que compõem o aumento. Quando um mergulhador respira ar de alta pressão, o nitrogênio na mistura pode exercer sérios efeitos negativos. Como a pressão parcial do nitrogênio numa mistura de ar comprimido é maior do que no ar à pressão do nível do mar, uma quantidade considerável de nitrogênio é dissolvida no plasma e no fluido intersticial. Quantidades excessivas de nitrogênio dissolvido podem causar tontura e outros sintomas semelhantes aos do envenenamento alcoólico.Este estado é chamado de narcose de nitrogênio ou “ecstasy de profundidades”?

O que é oxigenação hiperbárica? Consiste no uso de pressão para aumentar a proporção de O2 dissolvido no sangue. É uma técnica eficaz para o tratamento de pacientes infectados pelas bactérias anaeróbias, como aquelas que produzem tétano e gangrena (bactérias anaeróbias não podem viver na presença de O2 livre). Uma pessoa submetida a oxigenação hiperbárica é colocada em uma câmara hiperbárica, que contém O2 a uma pressão superior a 1 atmosfera (760 mm Hg). Como os tecidos do corpo captam O2, as bactérias morrem. As câmaras hiperbáricas também podem ser usadas para o tratamento de certos distúrbios cardíacos, envenenamento de monóxido de carbono, embolia gasosa, lesões esmagadoras, edema cerebral, certas infecções ósseas difíceis causadas por bactérias anaeróbias, inalação de fumaça, insuficiência vasculares e queimaduras .

respiração externa e interna

princípio da difusão. Os gases dissolvidos se difundem dos compartimentos com maior pressão parcial para compartimentos com menor pressão parcial para igualar a pressão parcial em ambos os compartimentos.

A troca gasosa pulmonar ocorre entre o ar alveolar e o fluxo sanguíneo através dos capilares pulmonares. A taxa de câmbio gasosa pulmonar e sistêmica depende de vários fatores:

a superfície da membrana respiratória (superfície disponível para troca gasosa).
o gradiente de pressão (diferença de pressão parcial). Quanto maior o gradiente de pressão entre um lado e a outra da membrana respiratória, maior a difusão.
a espessura da membrana (distância de difusão). Quando diluente a membrana (0,63 nm), mais difusão haverá. Exemplo apenas: enfisema pulmonar.
o coeficiente de difusão ou solubilidade (peso molecular e solubilidade dos gases). Quanto maior a solubilidade do gás na membrana respiratória, maior a difusão. CO2 é 20 vezes mais solúvel que O2 na membrana respiratória.

exercício e o aparelho respiratório

O aparelho respiratório e o aparelho cardiovascular modificam suas respostas de acordo com a intensidade e duração do exercício.

o O coração bombeia a mesma quantidade de sangue para os pulmões do que para o resto do corpo. Desta forma, quando a produção cardíaca aumenta, o fluxo sanguíneo em direção aos pulmões, chamado de perfusão pulmonar, também aumenta. Da mesma forma, a capacidade de disseminação de O2 medindo a velocidade de difusão de O2 que se divulga do ar alveolar até o sangue pode ser aumentada 3 vezes durante o exercício máximo, uma vez que um maior número de capilares aumenta a superfície disponível para a disseminação de sangue de sangue. capilares.

Relação de ventilação / perfusão

Todos os alvéneros ventilados iguais?

fluxo sanguíneo por capilares alveolares é o mesmo em cada alvéolo?

oxigênio e transporte de dióxido de carbono

transportes de sangue gases entre os pulmões e tecidos do corpo. Quando O2 e CO2 entram no sangue, certas reações químicas ocorrem que favorecem o transporte e o intercâmbio gasoso.

Transporte de oxigênio

Oxigênio não é facilmente dissolvido na água, de modo que apenas 1,5% de O Inspirado O2 se dissolve no plasma, composto a maior parte da água. Cerca de 98,5% do sangue O2 é anexado à hemoglobina (oxiemoglobina) em eritrócitos.

O fator mais importante que determina a quantidade de O2 que se liga à hemoglobina é PO2; Quanto maior o mais oxigênio Po2 é combinado com hemoglobina. Quando a hemoglobina reduzida (HB) é completamente convertida em oxihemoglobina (HB-O2), é dito que a hemoglobina está totalmente saturada, enquanto quando a hemoglobina é formada por uma mistura de HB e HB-O2, é dito que é encontrado em parte saturada . A porcentagem de saturação da hemoglobina expressa a saturação média de hemoglobina com oxigênio.

A relação entre a porcentagem de saturação de hemoglobina e PO2 é ilustrada na curva de dissociação da hemoglobina mostrada no seguinte gráfico de curvas de dissociação. Quando o PO2 é alto, a hemoglobina se junta com grandes quantidades de O2 e está saturada em 98%. Quando o PO2 é baixo, a hemoglobina é apenas parcialmente saturada.

Em outras palavras, maior o PO2 mais O2 é unido à hemoglobina, até que todas as moléculas de hemoglobina disponíveis estejam saturadas. Portanto, nos capilares pulmonares, onde o PO2 é alto, um grande número de moléculas O2 junta a hemoglobina.

Quando o PO2 varia entre 60 e 100 mm Hg, a hemoglobina está saturada com O2 em 90% ou mais . Desta forma, o sangue que passa pelos pulmões é quase completamente carregado com O2 mesmo quando o PO2 do ar alveolar desce até 60 mm Hg. A curva HB-PO2 explica por que as pessoas podem funcionar adequadamente em altas altitudes ou quando sofrem de certas doenças pulmonares ou pulmonares, mesmo que o PO2 seja reduzido a 60 mm Hg.

A figura a seguir mostra oxigênio e carbono dióxido no sangue. A maior parte do O2 é transportada pela hemoglobina como oxihemoglobina, dentro dos eritrócitos e a maioria dos CO2 é transportada em plasma como íons de bicarbonato.

Curva de dissociação de oxyhemogobin, que mostra a relação entre a saturação de hemoglobina e PO2 normal, no corpo da temperatura normal. Como Po2 aumenta, mais O2 é combinado com hemoglobina.

Outros fatores que afetam A afinidade da hemoglobina por oxigênio

Outros elementos influenciam a afinidade com a qual a hemoglobina é anexada ao O2. Esses fatores desviam toda a curva para a esquerda (maior afinidade) ou para a direita (menos afinidade). Essa mudança de afinidade é outro exemplo da maneira em que os mecanismos homeostáticos ajustam atividades corporais para as necessidades celulares.

1. Acidez (pH). À medida que a acidez aumenta (diminui o pH), a afinidade da hemoglobina por O2 é reduzida e O2 dissociada com maior facilidade de hemoglobina. Ou seja, o aumento da acidez favorece a dissociação do oxigênio da hemoglobina. Os principais ácidos produzidos por tecidos metabolicamente ativos são ácido láctico e ácido carbônico.

2. Pressão parcial do dióxido de carbono. O CO2 também pode ser unido com hemoglobina, e o efeito é semelhante ao de H⁺ (desvio da curva à direita). Como PCO2 sobe, a hemoglobina libera o2 mais facilmente. PCO2 e pH são fatores relacionados porque o baixo sangue (acidez) aumenta o PCO2.

3. Temperatura. Dentro de certos limites, à medida que a temperatura aumenta, a quantidade de O2 liberada pela hemoglobina também é levantada. Um dos produtos gerados pelo metabolismo celular é o calor, que é liberado durante a contração das fibras musculares e tende a aumentar a temperatura corporal. As células metabolicamente ativas exigem mais O2 e liberam mais substâncias ácidas e térmicas. Ácidos e calor promovem, por sua vez, um aumento na liberação de O2 de oxihemoglobina. A febre tem um efeito semelhante. Por outro lado, na presença de hipotermia (diminuição da temperatura corporal), o metabolismo celular diminui, os requisitos do O2 são reduzidos e uma proporção maior do O2 continua preso à hemoglobina (desvio à esquerda da curva de saturação do hemoglobina).

4. Bpg. Uma substância encontrada em eritrócitos, o 2,3 bifo-fosfogllycerate (BPG) diminui a afinidade da hemoglobina por O2 e, consequentemente, auxílio para a liberação de hemoglobina. O BPG é formado em eritrócitos (glóbulos vermelhos) quando degradam a glicose para produzir ATP através de um processo chamado glucólise. Quando o BPG é combinado com a hemoglobina, juntando-se aos grupos amino terminal das duas cadeias beta de globina, formas de hemoglobina com o mais fraco O2 em locais com grupos heme. Quanto maior o nível de BPG, mais O2 é destacado da hemoglobina. Certos hormônios, como tiroxina, hormônio de crescimento humano, adrenalina, noradrenalina e testosterona aumentam a formação de BPG. O nível BPG também se eleva em pessoas que vivem em alta altitude.

Transporte de dióxido de carbono

em repouso, 100 ml de sangue de desoxigênio contêm o equivalente a 53 ml de CO2 gasoso, que é transportado no sangue de 3 principais formas:

CO2 dissolvido. A menor porcentagem (cerca de 7%) é dissolvida no plasma. Ao atingir os pulmões, se difunde no ar alveolar e eliminado.
compostos carbamínicos. Uma porcentagem um pouco maior, cerca de 23%, é combinada com grupos amino de aminoácidos e proteínas de sangue para formar compostos carbamínicos (carbaminohemoglobina).

íons bicarbonato.A maior porcentagem de CO2 (cerca de 70%) é transportada em plasma como íons de bicarbonato (HCO3 -).

A ligação de CO2 com hemoglobina é acelerada com o aumento do PCO2 do sangue. / p>

Controle de respiração / ventilação

Células corporais em repouso consumir cerca de 200 ml de O2 por minuto. No entanto, durante o exercício extremo, o consumo de O2 aumenta entre 15 e 20 vezes em adultos saudáveis normais e até 30 vezes em atletas de alto desempenho submetidos a treinamento de força. Vários mecanismos ajudam o esforço respiratório para cobrir demandas metabólicas.

Mantenha o ciclo ventilatório autônomo
Mantenha o plasma de pH dentro dos limites
ajusta a produção e remoção de CO2
ajuste o consumo e absorção de O2.
Mantenha os volumes pulmonares ventiladamente eficientes

Centro respiratório

O tamanho do tórax é modificado pela ação dos músculos respiratórios, que contrato como resultado de impulsos nervosos transmitidos para eles de centros encefálicos e relaxar na ausência de impulsos. Esses impulsos nervosos se originam em grupos de neurônios, localizados em ambos os lados da lâmpada Raquid e a protrusão do brainstick. Esses conglomerados de neurônios distribuídos nessas duas estruturas, que juntos recebem o nome do centro respiratório, podem ser divididos em 3 áreas, de acordo com suas funções:

Área Ponumotaxic Pontine; e
área aptensológica, também na protrusão (veja a próxima figura).

Bulbar Rhythm Área

A função da área do ritmo da bulbar ( Ou centro de ritmicidade bulbar) é controlar o ritmo básico da respiração. Existem áreas inspiratórias e expiratórias nesta região.

O grupo respiratório dorsal (GRD) estimula a inspiração e o grupo respiratório ventral (complexo Pre-Bötzinger) é ativado na respiração forçada (exercício físico).

Área pneumotaxica

A área Pneumotaxic Pontine (ou centro respiratório Pontino) ajuda a coordenar a transição entre inspiração e expiração.

é responsável por transmitir impulsos inibitórios para a área inspiradora, que Ajuda a desativá-lo antes que os pulmões sejam excessivamente insuflados. Isto é, os impulsos encurtam a duração da inspiração. Enquanto a área pneumotaxia permanece mais ativa, a taxa respiratória é maior.

Área apneustic

outra área do tronco cerebral que coordena a transição entre a inspiração e a expiração é a área aprésustível na parte inferior da protuberância. Esta área envia estimuladores de impulsos para a área inspiratória, que ativam e prolonga a inspiração. O resultado é uma inspiração longa e profunda. Quando a área pneumotanica está ativa, neutraliza os sinais da área de aponelável.

Em outras palavras, o momento do centro apeustic da extração estimula o GD aumentando o comprimento e a profundidade da inspiração. Eles inibem a expiração. Enquanto o centro pneumotânico, na protrusão, inibe a GRD, evitando a hiperinflação pulmonar (facilita o início da expiração).

A figura a seguir mostra a localização das áreas do centro respiratório. O centro respiratório é composto de neurônios que constituem a área de ritmo na lâmpada espinhal e áreas pneumotáxicas e aneustic, na protuberância.

Regulamento do Centro respiratório

O ritmo básico da respiração, estabelecido e coordenado pela área inspiratória, pode ser modificado em resposta a estímulos de outros encefálicos Regiões, receptores no sistema nervoso periférico e outros fatores.

influências corticais na respiração

Como o córtex cerebral tem conexões com o centro respiratório, é possível alterar voluntariamente o padrão respiratório . É até possível não respirar por um curto período. O controle voluntário é protetor, porque permite que a água ou gases irritantes entrem nos pulmões. No entanto, a capacidade de conter a respiração é limitada pelo acúmulo de CO2 e H⁺ no corpo. Quando as concentrações de CO2 e H⁺ atingem um certo nível, a área inspiratória recebe estímulos intensos, que passa pelos nervos frios e intercostais para os músculos inspiratórios, que são forçados a reiniciar a respiração, independentemente do desejo consciente do indivíduo. As crianças pequenas não podem morrer contendo voluntariamente, mesmo que tentem. Se a respiração estiver contida o suficiente para causar uma desmaio, a respiração é retomada quando a consciência é perdida.Os impulsos nervosos do hipotálamo e do sistema límbico também estimulam o centro respiratório e permitem que os estímulos emocionais alterem a respiração, como o riso ou chorando.

Regulação da respiração por meio de quimios quimi-metros

Certos estímulos químicos modulam a velocidade e a profundidade da respiração. O aparelho respiratório mantém níveis adequados de CO2 e O2 e é muito sensível a mudanças nos níveis desses gases em fluidos corporais. Quimiorceptores são neurônios sensíveis capazes de responder à presença de substâncias químicas. Os damas presentes em duas áreas do aparelho respiratório controlam os níveis de CO2 H⁺ e O2 e enviam estímulos para o centro respiratório. Os quimiorreceptores centrais estão localizados em ou perto da lâmpada espinhal dentro do SNC. Os damas respondem a mudanças na concentração de H⁺, em PCO2 ou em ambos, no fluido cefalorraquidiano. Quimiorreceptores periféricos estão localizados em corpos aórticos, que são adicionados quimiorreceptores localizados na parede do arco aórtico, e nos corpos carótidos, que são nódulos ovais na parede das artérias carotídeas comuns esquerda e direita, onde são divididos no interno e artérias carotídeas externas.

A seguinte regulação do diagrama de fluxo da ventilação pelo SNC. Os efeitos de feedback exercidos por receptores de distensão pulmonares e por receptores de “irritação” no controle de respiração não são mostrados.

O diagrama a seguir mostra o controle da respiração pelos quimiorreceptores. A figura coleta o controle da ventilação por retroinibição através das mudanças de PCO2 e o pH do sangue. A barreira do cérebro sanguíneo, representada pela caixa laranja, permite a passagem de CO2 para o fluido cerebrospinal, mas não permite a passagem de H⁺.

As co2 é liposolúvel, facilmente dissemina nas células onde, na presença de anidrase carbônica, é combinado com água ( H2O) para formar ácido carbônico (H2CO3). O ácido carbônico se desdobra rapidamente em H⁺ e HCO3-. Consequentemente, um aumento na concentração do sangue de CO2 aumenta a concentração intracelular de H⁺ e uma diminuição na concentração de CO2 diminui a concentração de H⁺.

em normal condições, o PCO2 do sangue do sangue é de 40 mm Hg. Mesmo se houver um pequeno aumento na situação PCO2 chamada hipercapnia, os quimiorreceptores centrais recebem um estímulo e respondem com maior intensidade ao mais alto nível de H⁺. Quimiorreceptores periféricos também respondem ao aumento do PCO2 e a concentração de H⁺. Referidos quimiorreceptores, além disso, respondem à deficiência de O2 e não os verificadores centrais.

Os quimiorreceptores participam de um sistema de feedback negativo que regula os níveis de CO2, O2 e H ⁺ no sangue. Como resultado do aumento do PCO2, a redução de pH (aumento da concentração H⁺) ou PO2, impulsos dos quimiorreceptores centrais e periféricos ativamente ativam ativamente a área inspiratória, e a frequência e a profundidade do aumento de respiração. Respiração rápida e profunda (hiperventilação) permite que você inspire mais O2 e expire mais CO2 até que a concentração PCO2 e H⁺ descida com seus valores normais.

Se o PCO2 arterial for Menos de 40 mm Hg, desordem chamada hipagnia, quimiorreceptores centrais ou periféricos não recebem estímulos, e a área inspiratória não recebe impulsos estimulantes. Como conseqüência, a área estabelece seu próprio ritmo moderado até que o CO2 se acumule e o PCO2 seja de 40 mm Hg. O centro de inspiração recebe um estímulo mais intenso quando o PCO2 aumenta acima do valor normal quando diminui abaixo do valor normal. Consequentemente, as pessoas que hiperventiladas voluntariamente e causam hipocapnia podem manter a respiração por um período muito longo.

Outras influências na respiração

Outros fatores que contribuem para o regulamento da respiração são os seguintes:

estimulação do sistema límbico. A antecipação de atividade ou ansiedade emocional pode estimular o sistema límbico, que envia estímulos de excitadores para a área inspiratória, que aumentam a frequência respiratória e a profundidade.
temperatura. O aumento da temperatura corporal, como em febre vigorosa ou exercício muscular, aumenta a frequência respiratória.A diminuição da temperatura corporal diminui a taxa respiratória. Um súbito estímulo frio (como um mergulho de água fria) produz apneia temporária, isto é, a cessação de respiração.
dor. Uma dor intensa e repentina causa apneia curta, mas a dor somática prolongada aumenta a taxa respiratória. A dor visceral pode diminuir a taxa respiratória.
dilatação do músculo anal esfincter. Esta ação aumenta a taxa respiratória e às vezes é usada para estimular a respiração no recém-nascido ou uma pessoa que parou de respirar.
Irritação das vias aéreas. A irritação física ou química da faringe ou a laringe faz com que a cessação imediata da respiração seguida de tosse ou espirros.
pressão arterial. Os barentreptores carótidos e aórticos que detectam mudanças na pressão arterial exercem um pequeno efeito sobre a respiração. O aumento repentino da pressão arterial diminui a taxa respiratória, e uma queda na pressão arterial aumenta a taxa respiratória.

Prático suposição 1.- Uma criança de cinco anos ameaça sua mãe conter Sua respiração até que você morra se a mãe não comprar um sorvete. Você aconselharia a mãe a deixar a criança conter respirar ou ceder a demanda? As crianças pequenas não podem morrer contendo voluntariamente, mesmo que tentem. Se a respiração estiver contida o suficiente para causar uma desmaio, a respiração é retomada quando a consciência é perdida.

Fornecimento prático 2.- Você foi solicitado a participar de uma pessoa que é hiperventilando, de 80 anos, residente em um casa de enfermagem. Você quer ter certeza de que você não desmaia e perca a consciência. O que isso fará para ajudar essa pessoa?

11. Fisiologia do aparato respiratório – ISIPEDIA