O corpo humano é composto, em sua maioria, por tipos celulares estritamente aeróbicas. Isso implica que o organismo para sobreviver deve prover oxigenação para todas as células. Diante desse fato, a natureza forneceu ao homem um sistema especializado e complexo para prover esse oxigênio, esse conjunto adaptado a suprir essa necessidade ficou conhecido como sistema respiratório, vale ressaltar que algumas bibliografias costumam nomear o mesmo de aparelho respiratório, entretanto se tratam da mesma coisa.
Em resumo, o sistema respiratório é responsável pela troca gasosa, isto é, a retirada de CO2 (gás carbônico) e a entrada de O2 (oxigênio) no organismo. Além disso, o órgão principal dessa troca é o pulmão. Apesar de parecer simples, o sistema é um tanto complexo, pois envolve um grupamento morfofisiológico, isto é, depende de um conjunto de estruturas e suas respectivas funcionalidades para praticar sua atividade normal.
O esquema mostra as vias aéreas superiores e inferiores.As estruturas do sistema respiratório compreendem ao nariz, faringe, laringe, traquéia e pulmão – este, desenvolvido em brônquios, bronquíolos e alvéolos. Entretanto, se fossemos observar estruturas envolvidas no sistema respiratório, além dos já citados, envolveríamos os músculos diafragma e intercostais, detalharemos mais a frente. Observe na figura ao lado para compreender melhor.
Da porção referente do nariz até o início da traquéia, os anatomistas, referem-se como vias aéreas superiores, o restante é considerado vias aéreas inferiores.
Curiosidade
Um fato interessante reside no pulmão, esse órgão é recoberto por dois revestimentos, que estão em contigüidade. Esses revestimentos são conhecidos como pleura parietal – aderida a superfície interna do tórax, e uma pleura visceral, conectada ao pulmão. Entra as duas pleuras há líquidos que permitem a lubrificação na hora da expansão e retração do pulmão durante as respirações. A pleura visceral é a única que possui terminações nervosas de dores, portanto, uma infecção no pulmão, como, por exemplo, em uma pneumonia, a pessoa só sentira dor no peito se a infecção atingir esta pleura, caso não ocorra, o indivíduo não terá sintomas de dor.
O segmento descrito entre o nariz e a traquéia é considerado como porção condutora, nesta há presença de inúmeros cílios que ajudam na purificação e retenção de bactérias e partículas do ar. Não obstante, a traquéia, brônquios e bronquíolos produzem um muco (mucopolissacarídeos) que ajudam na retenção de bactérias e na preservação do ambiente pulmonar adequado.
Na prática: Discinesia ciliar primária (ou síndrome dos cílios imóveis)
Os cílios imóveis são incapazes de retirar o muco depositado em sua superfície, bem como a retirada de agressores do pulmão, dessa forma, o paciente pode desenvolver vários tipos de infecções pulmonares.
O sistema respiratório funciona mediante a diferença de pressão existente entre o meio externo (atmosfera) e o meio interno (organismo). Essa diferença é criada pela ação dos músculos envolvidos na respiração, ou seja, diafragma e intercostais.
Quando os músculos citados se contraem, eles expandem o pulmão, reduzindo sua pressão interna. Dessa forma, a entrada de ar (inspiração) ocorre passivamente, havendo a troca de CO2 por O2. Entretanto, quando os músculos relaxam, o pulmão, devido à sua elasticidade, tende a voltar ao volume inicial, aumentado sua pressão interna, logo, o ar contido dentro dele sai (expiração).
Fato interessante: Mulheres grávidas
Em mulheres grávidas, devido á presença do feto, o diafragma – músculo que forma a solo do pulmão, não consegue contrair, ou seja, rebaixar-se. Dessa forma, grande parte do trabalho na inspiração tende a ser feito por músculos menos especializados, como os intercostais. O fato marcante é que os músculos intercostais sofrem fadiga mais rapidamente, por isso mulheres grávidas tendem a sentir mais falta de ar e cansaço na respiração.
As trocas de ar ocorrem em função do gradiente de concentração via difusão. Isto é, a diferença das pressões parciais dos gases envolvidos – entre o gás no alvéolo e na circulação, do CO2 e O2 é responsável por acarretar a difusão dos gases pela membrana. Sendo assim, uma maior PCO2 no capilar pulmonar, faz com que haja uma deslocação do CO2 do capilar para o alvéolo. Já a maior PO2 no alvéolo, faz com que o gás flua para o capilar.
São 5 barreiras que os gases tem que atravessar para que ocorra a difusão: epitélio alveolar, membrana basal epitelial, espaço intersticial, membrana basal capilar e endotélio capilar. Qualquer espessamento que ocorra em uma dessas barreiras seria o suficiente para levar a um quadro de dificuldade respiratório (dispnéia). Esse espessamento pode ocorrer em um fumante, por exemplo.
Além das estruturas e das funções já citadas, vale ressaltar duas estruturas anexas ao sistema respiratório: a laringe e a boca.
A laringe é uma região comum do sistema digestório e o sistema respiratório. Isto é, por ela passa ar e alimento. A estrutura conhecida como epiglote, dentro da laringe, é responsável por modificar o caminho do alimento ou do ar. A laringe de contrai durante a deglutição, isso faz com que esta estrutura se eleve, provocando um rebaixamento relativo da epiglote, isso acarreta no fechamento da traquéia e na abertura do esôfago, por onde passará o alimento. Na respiração, a laringe está relaxada e, portanto, a epiglote está relativamente elevada, dessa forma a traquéia permanece pérvia (aberta) para a passagem de ar, enquanto o esôfago se fecha.
Na laringe também há estruturas que compõe o aparelho vocal, as cordas vocais, além disso, o controle da contração e relaxamento de músculos específicos, promove alterações da abertura e fechamento da rima da glote, o que promove o controle da intensidade e freqüência da voz.
A boca é uma estrutura que também pode servir como entrada de ar, nesse caso uma entrada de maior quantidade de ar. O problema reside no fato de que a boca não possui pêlos, como no nariz, dessa forma ele não purifica o ar inspirado, o que pode levar a infestações agressivas às vias aéreas.
O gás O2 após ser difundido para o capilar, ele é agregado a uma proteína presente nas hemácias, as hemoglobinas. As hemoglobinas é uma proteína de estrutura quaternária composta por 4 subunidades, geralmente, duas unidades α e duas β - α2β2, conjugada a um grupo prostético, heme (ferro – Fe2+). Cada uma dessas proteínas pode se ligar a duas moléculas de oxigênio, e essa complexação é conhecido como Hb-O2 (oxi-hemoglobina), e são essas que transportarão o oxigênio para todas as células dos diversos tecidos que compõe o organismo.
O CO2, produzido pelas células, é transportado de duas formas para o pulmão. A primeira é na forma complexada à hemoglobina, Hb-CO2 (carboemoglobina) – está forma é a menos comum. Já a segunda, é a forma de ácido, isto é HCO3-, sendo esta a forma mais predominante nos humanos.
Intoxicação por monóxido de carbono (CO)
O CO consegue se ligar as moléculas de hemoglobina com muito mais afinidade a avidez do que o O2, isto é, se liga mais fortemente as moléculas de hemoglobina impedindo a ligação de O2 as mesmas. A complexação Hb-CO (carboxiemoglobina) pode levar a um quadro de falta de oxigênio no organismo, podendo acarretar na morte. Indivíduos intoxicados por CO necessitam de mascarás de O2 rapidamente, que por conta do equilíbrio químico, pode deslocar o CO das hemoglobinas e reverter o quadro.
Mudanças fisiológicas na gravidez
Em mulheres grávidas, há a ocorrência de duas mudanças. Em primeiro lugar, a gestante passa a produzir mais hemoglobina, para se combinar com mais oxigênio e ter a capacidade de nutrir com gases seu feto. Em segundo lugar, o feto produz um tipo especial de hemoglobina, a HbF, composta por duas subunidades α e duas γ. Esse tipo de hemoglobina possui maior afinidade ao oxigênio, portanto, facilita a retirada do oxigênio da hemoglobina materna e a interação com a hemoglobina fetal.
Mudanças fisiológicas na altitude
Uma maior altitude pode acarretar em uma queda da PO2, isso significa dizer que a variação da pressão parcial entre o organismos e o ambiente será baixa, implicando em uma difusão de O2 de baixo rendimento. Para compensar isso, a medula óssea é estimulada, ainda mais, para produzir hemácias, de modo a ligar mais moléculas de O2 à hemoglobinas.
A respiração é controlada por grupos de neurônios presentes no bulbo – tronco encefálico. Esses neurônios são sensíveis a mudanças de pH, por isso funcionam com uma grande especificidade. Caso haja falta de O2, o pH sanguíneo tende a diminuir – ficar mais ácido, essa mudança sensibiliza os neurônios que disparam informações para aumentar a freqüência respiratória, para promover uma normalização do pH. Caso o pH comece a elevar – ficar mais básico, os mesmos neurônios emitem a informação para diminuir a freqüência respiratória, elevando a concentração de CO2, normalizando o pH.
(Puccamp-SP) Considere a seguinte frase sobre respiração:
“O ar entra nos pulmões quando ocorre I do diafragma II dos músculos intercostais e conseqüente III da pressão IV.”
Para completá-la corretamente, I, II, III e IV devem ser substituídos, respectivamente, por:
(PUC-SP) Considere as seguintes etapas do processo respiratório no homem:
A ordem em que essas etapas se realizam, a partir do momento em que um indivíduo inspira ar do ambiente, é:
(FUVEST) No homem, o controle dos movimentos respiratórios é exercido:
(OSEC-SP) Considere os seguintes fatores:
Quando:
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