Sistema Respiratório: Trocas Gasosas e Regulação

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.