FISIOLOGIA DO SISTEMA RESPIRATORIO

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1 FISIOLOGIA DO SISTEMA RESPIRATORIO VENTILAÇÃO PULMONAR Mecânica da ventilação pulmonar Compreende os movimentos de subida e descida do diafragma, elevação e depressão das costelas. A entrada cíclica de ar nos pulmões depende da capacidade do diafragma e da musculatura inspiratória em gerar pressão negativa no compartimento torácico e do recolhimento elástico da musculatura em gerar pressão subatmosférica. A ventilação resulta de movimentos de aumento e redução do volume torácico. Durante a inspiração a contração diafragmática puxa as superfícies inferiores dos pulmões para baixo. Durante a expiração, o diafragma relaxa e a retração elástica dos pulmões, da parede torácica e das estruturas abdominais comprime os pulmões e expulsa o ar. Quando a respiração é vigorosa a força adicional para a rápida respiração é obtida da musculatura abdominal Elevação da caixa torácica: quando a caixa torácica é elevada, as costelas se projetam para frente e o esterno se eleva, aumenta seu diâmetro antero posterior em 20% Músculos que elevam: intercostais externos, esternocleidomastoideo, serrátil anterior, escaleno Músculos que puxam a caixa torácica para baixo: reto abdominal, intercostais internos Volumes e capacidades pulmonares Na prática clínica existem 4 volumes que podem ser combinados e gerar 4 capacidades de interesse. Volumes ( a espirometria é o registro daa mudança do volume pulmonar. Volume corrente (VT) é o ar inspirado e expirado normalmente em uma respiração tranquila. Cerca de 500ml no adulto. Alvéolos + volume da via respiratória Volume de reserva inspiratória (VRI): é o volume de ar inspirado a partir da inspiração do VR até a inspiração máxima mmHg Volume de reserva expiratória (VRE): a quantidade de ar expirado do VT até o volume residual. Cerca de ml Volume residual (VR): volume de ar que sobra no pulmão após uma expiração total; é cerca de 1.200ml.não pode ser medido pela espirometria Capacidades: Capacidade pulmonar total (CPT): é todo o volume de ar que o pulmão acomoda depois de uma inspiração máxima, portanto, a soma de todos os volumes pulmonares. Capacidade vital (CV): é a soma de VRI, VC e VRE e representa o volume de ar exalado partindo-se de uma inspiração máxima até o volume residual; é a quantidade máxima de ar que entra ou sai dos pulmões. Capacidade residual funcional (CRF): quantidade de ar dentro dos pulmões no repouso, é determinada pelo equilíbrio entre as forças de expansão do tórax e de retração do

2 pulmão determina que, no repouso, uma quantidade de ar fique retida nos pulmões. A CRF pode ser decomposta, portanto, em VR e VRE ( CRF = VRE+ VR) Capacidade inspiratória (CI): é todo o ar inspirado desde a CRF até a CPT PROPRIEDADES ELÁSTICAS DO PULMÃO E DA CAIXA TORÁCICA Os volumes pulmonares são determinados pelas forças elásticas pulmonares da caixa torácica e da força da musculatura inspiratória e expiratória. Elasticidade: propriedade da matéria de retornar a uma forma de repouso após ter sido deformada por uma força externa. As propriedades elásticas do pulmão e da caixa torácica variam de acordo com o volume. Quando em baixos volumes tende a expandir superando a força de recolhimento pulmonar. Já em volumes mais altos, tanto a caixa, quanto os pulmões tendem a se esvaziar. A caixa torácica tem um volume de repouso positivo. Quando se combinam as forças da caixa torácica e de recolhimento do pulmão, tem-se o ponto de equilíbrio do sistema respiratório, que corresponde à capacidade residual funcional. Ar entra no pulão (CRE) ativação da musculatura inspiratória transmissão da pressão negativa para o espaço pleural diferencial de pressão entre os alvéolos e a atmosfera leva ar para o sistema respiratório A inspiração até a CPT requer maior trabalho muscular, tendo que vencer as forças elásticas pulmonares e da caixa torácica. A expiração até a CRF pode ser passiva Capacidade de acomodação do sistema. Para expirar até o VR ativação da musculatura expiratória e das propriedades elásticas da caixa e do volume de repouso e forças de recolhimento elástico do pulmão

3 Pressões Pressão pleural (Ppl): pressão do líquido no estreiro espaço entre a pleura visceral e parietal. Cerca de -5cmH 2O na inspiração, a expansão da caixa torácica leva esse valor para -7,5 cmh 2O ( 0,5L). na inspiração ocorre o inverso Pressão alveolar (Palv): é a pressão dentro dos alvéolos. Quando não existe fluxo de ar é considerada uma pressão igual a pressão atmosférica (Patm) (valor de referência zero). Durante a inspiração, a pressão deve cair a um valor ligeiramente abaixo da Patm, chegando a -1cmH2O e permite entrada de 0,5L de ar. Na expiração ocorre o contrario, eleva-se a pressão para +1cmH2O e força a saída de 0,5L de ar. Pressão transpulmonar (Ptp): permite a distensão do parênquima pulmonar e corresponde à diferença entre a Ppl e Palv, neutralizando a pressão elástica (Pel) exercida pelo pulmão sobre o gás contido em seu interior. Conforme o volume do pulmão varia, varia tembém a Ptp e a Pel, e essa variação pode ser representada de acordo com o gráfico abaixo: Se unidas, as curvas de pressão versus volume do pulmão e da caixa torácica constroem a curva do sistema respiratório (representada no gráfico) Complacência Pulmonar A variação do volume em relação à variação de pressão necessária para acomodá-lo é denominada complacência. Pode ser observado que a complacência pulmonar varia, diminuindo conforme aumenta o seu volume. Diagrama de complacência - as duas curvas (inspiratória e expiratória) é determinado pelas forças elásticas Força elástica do tecido pulmonar: fibras de elastina e colágenas. Pulmão vazio é

4 elasticamente dobrado e contraído. Pulmão cheio é estirado e desdobrado. Força elástica causada pela tensão superficial: quando os pulmões estão cheios de ar, existe uma interface entre o líquido alveolar e o ar no interior do alvéolo. Causas de redução da complacência: Fibrose pulmonar; Edema pulmonar; Atelectasias; Hipertensão pulmonar venosa Causas de aumento da complacência: Enfisema pulmonar Envelhecimento pulmonar Exacerbação de asma SURFACTANTE E TENSÃO SUPERFICIAL A tensão superficial do líquido dentro do alvéolo decorre da força de atração entre as moléculas na interface ar-liquido. O surfactante (lipoproteína produzida pelos pneumócitos tipo ll, age como determinante, reduzindo a tensão superficial dessa interface na membrana alveolar, evitando assim, o colabamento. Nos altos volumes pulmonares, o surfactante está mais espalhado na superfície alveolar, enquanto no alvéolo pouco insuflado (VR), o surfactante se concentra, aumentando seu efeito sobre a tensão superficial próximo á CPT, ajudando no esvaziamento passivo até a CRF, e menor tendência ao colapso pulmonar nos baixos volumes Lei de LAPLACE: Graças ao surfactante, que diminui acentuadamente a tensão superficial nos alvéolos com raios menores em comparação com os de raios maiores PROPRIEDADES FLUXO RESISTIVAS DO SISTEMA RESPIRATÓRIO O fluxo é diretamente proporcional a diferença de pressão e inversamente proporcional à resistência oferecida.

5 O movimento de entrada e saída do ar resistência à movimentação dos gases. A resistência das vias aéras depende da viscosidade do ar, do seu comprimento e raio. Essa resistência implica na necessidade da musculatura respiratória realizar trabalho para vencê-la. Ao final da expiração (repouso = CRF) não há fluxo pressão alveolar = pressão atmosférica Início da inspiração contração da musculatura inspiratória aumento do volume da caixa torácica pressão pleural diminui e aumenta o volume pulmonar reduz a pressão alveolar pressão atmosférica > pressão alveolar ar entra O esforço muscular deve ser suficiente para neutralizar as forças elásticas para a distensão do parênquima pulmonar e da caixa, e ao mesmo tempo neutralizar as forças restritivas. Aumento do trabalho da musculatura respiratória: redução da complacência pulmonar ou da caixa torácica ou aumento da resistência das vias aéreas. Ao fim da inspiração musculatura inspiratória relaxa pressão elástica > CRF pressão pleural é menos negativa aumento da pressão alveolar acima da pressão atmosférica expiração passiva DIFERENÇAS REGIONAIS DE VENTILAÇÃO/PERFUSÃO O pulmão recebe todo o débito cardíaco do coração direito. Esse volume de sangue não oxigenado se distribui nos capilares pulmonares, onde entra em contato com a barreira alveolocapilar, durante a passagem do sangue no capilar ocorre a difusão e saturação da hemoglobina com oxigênio A resistência capilar pulmonar varia de acordo com o volume pulmonar. O pulmão esvaziado fecha os capilares extra-alveolares e o pulmão muito expandido fecha os capilares intraalveolares. Assim sendo, a resistência é menor, facilitando o fluxo de sangue em volumes pulmonares intermediários. A resistência da circulação pulmonar também varia de acordo com o débito cardíaco. Em decorrência da distensão e do recrutamento de capilares, a resistência total é menor conforme o aumento do débito. Zonas de West

6 ZONA 1: ausência de fluxo (pressão alveolar sempre maior que a capilar) o o peso do pulmão sobre si mesmo, aliado às diferenças de pressão pleural (menor no ápice do que na base), faz com que os alvéolos fiquem mais distendidos no ápice do que na base, fazendo com que a ventilação seja menor no ápice. ZONA 2: fluxo intermitente (pressão capilar maior que a alveolar na sístole, mas menor na diástole. ZONA 3: fluxo contínuo (pressão capilar sempre maior que a alveolar) Em indivíduos saudáveis ocorrem somente fluxos de zonas 2 e 3 Predomínio de agentes anaeróbios nas pneumonias de zonas 1 Fatores locais também interferem na circulação pulmonar hipóxia local constrição de vasos pré-capilares diminuição da perfusão Volumes Volume minuto: volume de ar inspirado por minuto e se divide em volume morto e volume alveolar Volume morto: volume que permanece nas vias aéreas e não participam das trocas gasosas Volume alveolar: volume que chega aos ácinos e participa das trocas. Relação ventilação/perfusão Para que exista troca gasosa, a ventilação e a perfusão devem ser acopladas. Uma área perfundida deve ser ventilada na mesma proporção. A relação ventilação/perfusão (V/Q) do pulmão como um todo é em torno de 0,8 e 1,0, garante uma troca gasosa eficiente, e não é distribuída de forma homogênea. No entanto, quando se considera o pulmão como um todo, é necessário garantir que as mesmas áreas perfundida estejam ventiladas Relações mais baixas: indicam pouca ventilação para muito sangue, e ocorre fisiologicamente na base ou em atelectasias e edemas; são áreas denominadas de shunt. Relações mais altas: indicam pouca perfusão para áreas muito ventiladas; essas áreas se comportam como espaço morto, não participando adequadamente da troca gasosa. Pode levar a excesso de gás carbônico DIFUSÃO Difusão é o processo passivo que permite a passagem dos gases pela barreira alveolocapilar. A difusão dos gases é diretamente proporcional à área de troca, à diferença de pressão dos gases do alvéolo para o capilar pulmonar e à solubilidade dos gases. O processo de difusão é muito rápido. O tempo de contato do sangue capilar com o alvéolo é de aproximadamente 0,75 segundos, e esse tempo permite a oxigenação completa do sangue Determinantes de membrana na eficiência da difusão Diferença de concentração de um gás entre os compartimentos; A área da membrana alveolocapilar;

7 Espessura da membrana quanto maior a espessura, menor o ritmo de transferência do gás A interação entre o gás e a membrana a membrana deve ser permeável, portanto, o gás deve ser solúvel na matriz da membrana; Quanto maior a solubilidade, maior a eficiência da difusão para uma mesma diferença de pressão. Peso molecular do gás moléculas mais pesadas tem mais dificuldade de atravessar Determinantes in vivo na eficiência da difusão Hemoglobina que funciona como um tampão, impedindo que a concentração de O 2 se dissolva no plasma quanto maior a quantidade de hemoglobina, maior sua capacidade em interagir com o O 2 e maior a taxa de difusão e vice-versa. Ventilação alveolar gera pressões parciais Lei de Fick Estabelece a relação entre os fatores citados como determinantes do fluxo de gás entre os compartimentos. Aplica-se apenas aos componentes de membrana. No sistema in vivo, há outros fatores determinantes da troca gasosa. DEFESA PULMONAR Filtro nasal barreira de grandes partículas aquece e umfifica o ar Reflexo de tosse Espirro Broncoaspiração Depuração mucociliar eliminam partículas menores que acabam se sedimentando batimento ciliar leva as partículas até a faringe expectorada ou deglutida Neutralização de toxinas e vírus inibindo a adesão e crescimento microbiológico IgA Macrófagos alveolares fagocitose eliminação de substancias e microorganismos. REFERÊNCIAS CLÍNICA MÉDICA volume 2 doenças cardiovasculares; doenças respiratórias, emergências e terapia intensiva, 2ª ed. Barueri SP; ED Manoele HALL, John Edward; GUYTON, Arthur C. Guyton & Hall tratado de fisiologia médica. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017

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