Sistema Respiratório: Trocas Gasosas e Regulação
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Sistema Respiratório
Juntamente com o sistema cardiovascular, o sistema respiratório realiza o fornecimento de oxigênio e a eliminação de gás carbônico. O gás carbônico produz acidez, que pode ser tóxica para as células.
Ventilação Pulmonar
Processo pelo qual os gases são trocados entre a atmosfera e os alvéolos pulmonares. O ar flui devido a diferenças de pressão criadas pela contração e relaxamento dos músculos respiratórios.
Inspiração (Entrada de ar nos pulmões)
- Pressão alveolar menor do que a pressão atmosférica.
- Aumento do volume dos pulmões.
- Contração do diafragma.
- Contração dos músculos acessórios da inspiração (inspirações forçadas):
- Músculos que elevam as costelas (intercostais externos, escalenos e peitoral).
- Músculo esternocleidomastoideo que eleva o esterno.
Expiração
- Pressão nos pulmões maior que a pressão atmosférica.
- Processo passivo, pois não envolve contrações musculares.
- Retração elástica da parede do tórax e pulmões (retorno à posição normal).
- Diminuição do volume dos pulmões.
Inspiração: contração do diafragma e dos intercostais externos. Os músculos externos movem as costelas para cima e para fora, causando expansão torácica (esterno, costelas, pulmão, diafragma).
Expiração: relaxamento do diafragma e contração dos intercostais internos. Os músculos internos puxam as costelas para baixo e para dentro, causando contração torácica e relaxamento do diafragma.
Volumes e Capacidades Pulmonares
Adulto em repouso: 12 respirações/min, 500 mL de ar. Volume total de ar inalado: 6 litros/min.
Trocas de Oxigênio e Dióxido de Carbono
Difusão Passiva
- Respiração externa: troca de O2 e CO2 entre o ar nos alvéolos e o sangue nos capilares pulmonares (oxigenação do sangue).
- Respiração interna: troca de O2 e CO2 entre os capilares sistêmicos e as células teciduais.
Respiração Externa (Dióxido de carbono)
- pO2 do ar alveolar: 105 mmHg.
- pO2 do sangue desoxigenado dos capilares pulmonares: 40 mmHg (em repouso; no exercício é mais baixa).
- Diferença de pO2: difusão efetiva de O2 dos alvéolos para o sangue desoxigenado até ser alcançado um equilíbrio.
Respiração Externa (Trocas de oxigênio e dióxido de carbono)
- pCO2 do sangue desoxigenado: 45 mmHg.
- pCO2 do ar alveolar: 40 mmHg.
- Diferença de pCO2: dióxido de carbono difunde-se do sangue desoxigenado para os alvéolos até que a pCO2 do sangue diminua para 40 mmHg.
Fatores que Alteram a Intensidade da Troca de Gases na Respiração Externa
- Diferença da pressão parcial dos gases: difusão menor de O2 para os capilares pulmonares em altas altitudes devido à menor pO2 no ar.
- Áreas de superfície para trocas gasosas: desintegração das paredes alveolares no enfisema, com menor área de superfície, diminui a intensidade da respiração.
- Distância da difusão: edema pulmonar (acúmulo de líquido intersticial entre os alvéolos) diminui a intensidade das trocas gasosas.
Respiração Interna (Trocas de oxigênio e dióxido de carbono)
- Sangue oxigenado que entra nos capilares teciduais: pO2 de 100 mmHg.
- Células teciduais: pO2 de 40 mmHg.
- Diferença de pO2: oxigênio difunde-se do sangue oxigenado, através do líquido intersticial, para as células até que a pO2 caia para 40 mmHg.
Respiração Interna (Trocas de oxigênio e dióxido de carbono)
- pCO2 das células teciduais: 45 mmHg.
- pCO2 do sangue oxigenado no capilar tecidual: 40 mmHg.
- Diferença de pCO2: dióxido de carbono difunde-se das células teciduais, através do líquido intersticial, para o sangue oxigenado até que a pCO2 do sangue aumente para 45 mmHg.
Transporte de Oxigênio e Dióxido de Carbono no Sangue
O transporte é realizado pelo sangue, e mudanças físicas e químicas auxiliam no transporte e na troca de gases.
Transporte de Oxigênio
- Transportado em combinação química com a hemoglobina (Hb) dentro das hemácias.
- Hemoglobina: parte proteica (globina) + parte pigmentada contendo ferro (heme). Contém 4 grupos heme que se combinam com O2, formando a oxiemoglobina (HbO2).
Relação entre Hb e pO2:
- Quanto maior a pO2, mais O2 se combina com a Hb.
- Quando a pO2 é alta, a Hb se liga a grandes quantidades de O2 (fica saturada, com todos os sítios de ligação ocupados).
- Quando a pO2 é baixa, a Hb fica apenas parcialmente saturada.
- Nos capilares pulmonares (alta pO2): muitas moléculas de O2 se ligam à Hb.
- Nos capilares teciduais (baixa pO2): a Hb não segura muitas moléculas de O2.
Transporte de CO2
- O transporte ocorre de 3 formas:
- CO2 dissolvido (cerca de 7%).
- Compostos carbamino (cerca de 23%): combinação com grupos amino de aminoácidos e proteínas do sangue (como a parte globina da Hb, formando a carbaminoemoglobina).
- Íons bicarbonato (cerca de 70%): na forma de HCO3-.
Regulação da Respiração
O centro respiratório (ponte e bulbo):
- Altera o tamanho do tórax pela ação dos músculos respiratórios, que se contraem e relaxam.
- Controla o ritmo básico da respiração.
- Coordena a transição entre inspiração e expiração.
Influências Corticais na Respiração
- Alterações voluntárias da respiração.
- Podemos recusar a respirar por curto período (defesa).
- A capacidade de prender a respiração é limitada pelo aumento de CO2 e H+ no sangue, que estimula fortemente a área inspiratória do centro respiratório (sem a vontade da pessoa).
Regulação Química da Respiração
- Quimiorreceptores monitoram os níveis de CO2 e O2.
- Se ocorrer alta pCO2 (hipercapnia): quimiorreceptores são estimulados e respondem causando aumento do ritmo e profundidade respiratória (hiperventilação).
- Se ocorrer baixa pCO2 (hipocapnia): quimiorreceptores não são estimulados.
Observação: Quanto maior a altitude, mais rarefeito é o ar. Quanto mais rarefeito é o ar, menos oxigênio por inalação, o que acelera o ritmo respiratório, causando hiperventilação pulmonar.