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)

  1. pO2 do ar alveolar: 105 mmHg.
  2. pO2 do sangue desoxigenado dos capilares pulmonares: 40 mmHg (em repouso; no exercício é mais baixa).
  3. 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)

  1. pCO2 do sangue desoxigenado: 45 mmHg.
  2. pCO2 do ar alveolar: 40 mmHg.
  3. 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)

  1. Sangue oxigenado que entra nos capilares teciduais: pO2 de 100 mmHg.
  2. Células teciduais: pO2 de 40 mmHg.
  3. 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)

  1. pCO2 das células teciduais: 45 mmHg.
  2. pCO2 do sangue oxigenado no capilar tecidual: 40 mmHg.
  3. 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

  1. Transportado em combinação química com a hemoglobina (Hb) dentro das hemácias.
  2. 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

  1. O transporte ocorre de 3 formas:
  2. CO2 dissolvido (cerca de 7%).
  3. Compostos carbamino (cerca de 23%): combinação com grupos amino de aminoácidos e proteínas do sangue (como a parte globina da Hb, formando a carbaminoemoglobina).
  4. Íons bicarbonato (cerca de 70%): na forma de HCO3-.

Regulação da Respiração

O centro respiratório (ponte e bulbo):

  1. Altera o tamanho do tórax pela ação dos músculos respiratórios, que se contraem e relaxam.
  2. Controla o ritmo básico da respiração.
  3. Coordena a transição entre inspiração e expiração.

Influências Corticais na Respiração

  1. Alterações voluntárias da respiração.
  2. Podemos recusar a respirar por curto período (defesa).
  3. 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

  1. Quimiorreceptores monitoram os níveis de CO2 e O2.
  2. Se ocorrer alta pCO2 (hipercapnia): quimiorreceptores são estimulados e respondem causando aumento do ritmo e profundidade respiratória (hiperventilação).
  3. 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.

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