SISTEMA RESPIRATÓRIO
O sistema respiratório humano é constituído por um par de pulmões e por vários órgãos que conduzem o ar para dentro e para fora das cavidades pulmonares. Esses órgãos são as fossas nasais, a boca, a faringe, a laringe, a traquéia, os brônquios, os bronquíolos e os alvéolos, os três últimos localizados nos pulmões.
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Fossas nasais: são duas cavidades paralelas que começam nas narinas e terminam na faringe. Elas são separadas uma da outra por uma parede cartilaginosa denominada septo nasal. Em seu interior há dobras chamada cornetos nasais, que forçam o ar a turbilhonar. Possuem um revestimento dotado de células produtoras de muco e células ciliadas, também presentes nas porções inferiores das vias aéreas, como traquéia, brônquios e porção inicial dos bronquíolos. No teto das fossas nasais existem células sensoriais, responsáveis pelo sentido do olfato. Têm as funções de filtrar, umedecer e aquecer o ar.
Faringe: é um canal comum aos sistemas digestório e respiratório e comunica-se com a boca e com as fossas nasais. O ar inspirado pelas narinas ou pela boca passa necessariamente pela faringe, antes de atingir a laringe.
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Laringe: é um tubo sustentado por peças de cartilagem articuladas, situado na parte superior do pescoço, em continuação à faringe. O pomo-de-adão, saliência que aparece no pescoço, faz parte de uma das peças cartilaginosas da laringe.
A entrada da laringe chama-se glote. Acima dela existe uma espécie de “lingüeta” de cartilagem denominadaepiglote, que funciona como válvula. Quando nos alimentamos, a laringe sobe e sua entrada é fechada pela epiglote. Isso impede que o alimento ingerido penetre nas vias respiratórias.
O epitélio que reveste a laringe apresenta pregas, as cordas vocais, capazes de produzir sons durante a passagem de ar.
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Traquéia: é um tubo de aproximadamente 1,5 cm de diâmetro por 10-12 centímetros de comprimento, cujas paredes são reforçadas por anéis cartilaginosos. Bifurca-se na sua região inferior, originando os brônquios, que penetram nos pulmões. Seu epitélio de revestimento muco-ciliar adere partículas de poeira e bactérias presentes em suspensão no ar inalado, que são posteriormente varridas para fora (graças ao movimento dos cílios) e engolidas ou expelidas.
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Pulmões: Os pulmões humanos são órgãos esponjosos, com aproximadamente 25 cm de comprimento, sendo envolvidos por uma membrana serosa denominada pleura. Nos pulmões os brônquios ramificam-se profusamente, dando origem a tubos cada vez mais finos, os bronquíolos. O conjunto altamente ramificado de bronquíolos é a árvore brônquica ou árvore respiratória.
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Cada bronquíolo termina em pequenas bolsas formadas por células epiteliais achatadas (tecido epitelial pavimentoso) recobertas por capilares sangüíneos, denominadas alvéolos pulmonares.
Diafragma: A base de cada pulmão apóia-se no diafragma, um fino músculo que separa o tórax do abdômen (presente apenas em mamíferos) promovendo, juntamente com os músculos intercostais, os movimentos respiratórios. Localizado logo acima do estômago, o nervo frênico controla os movimentos do diafragma (ver controle da respiração)
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Imagem: SÉRIE ATLAS VISUAIS. O corpo Humano. Ed. Ática, 1997.
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FISIOLOGIA DA RESPIRAÇÃO
A inspiração, que promove a entrada de ar nos pulmões, dá-se pela contração da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma abaixa e as costelas elevam-se, promovendo o aumento da caixa torácica, com conseqüente redução da pressão interna (em relação à externa), forçando o ar a entrar nos pulmões.
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A expiração, que promove a saída de ar dos pulmões, dá-se pelo relaxamento da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma eleva-se e as costelas abaixam, o que diminui o volume da caixa torácica, com conseqüente aumento da pressão interna, forçando o ar a sair dos pulmões.
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O transporte de gás oxigênio está a cargo da hemoglobina, proteína presente nas hemácias. Cada molécula de hemoglobina combina-se com 4 moléculas de gás oxigênio, formando a oxi-hemoglobina.
Nos alvéolos pulmonares o gás oxigênio do ar difunde-se para os capilares sangüíneos e penetra nas hemácias, onde se combina com a hemoglobina, enquanto o gás carbônico (CO2) é liberado para o ar (processo chamado hematose).
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Nos tecidos ocorre um processo inverso: o gás oxigênio dissocia-se da hemoglobina e difunde-se pelo líquido tissular, atingindo as células. A maior parte do gás carbônico (cerca de 70%) liberado pelas células no líquido tissular penetra nas hemácias e reage com a água, formando o ácido carbônico, que logo se dissocia e dá origem a íons H+ e bicarbonato (HCO3-), difundindo-se para o plasma sangüíneo, onde ajudam a manter o grau de acidez do sangue. Cerca de 23% do gás carbônico liberado pelos tecidos associam-se à própria hemoglobina, formando a carboemoglobina. O restante dissolve-se no plasma.
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OBS: O monóxido de carbono, liberado pela “queima” incompleta de combustíveis fósseis e pela fumaça dos cigarros entre outros, combina-se com a hemoglobina de uma maneira mais estável do que o oxigênio, formando o carboxiemoglobina. Dessa forma, a hemoglobina fica impossibilitada de transportar o oxigênio, podendo levar à morte por asfixia. Veja as tabelas abaixo, retiradas da prova do ENEM de 98:
Um dos índices de qualidade do ar diz respeito à concentração de monóxido de carbono (CO), pois esse gás pode causar vários danos à saúde. A tabela abaixo mostra a relação entre a qualidade do ar e a concentração de CO.
Qualidade do ar
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Concentração de CO – ppm* (média de 8h)
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Inadequada
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15 a 30
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Péssima
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30 a 40
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Crítica
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Acima de 40
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* ppm (parte por milhão) = 1 micrograma de CO por grama de ar 10 –6 g
Para analisar os efeitos do CO sobre os seres humanos, dispõe-se dos seguintes dados:
Concentração de CO (ppm)
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Sintomas em seres humanos
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10
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Nenhum
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15
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Diminuição da capacidade visual
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60
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Dores de cabeça
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100
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Tonturas, fraqueza muscular
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270
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Inconsciência
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800
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Morte
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Em relativo repouso, a freqüência respiratória é da ordem de 10 a 15 movimentos por minuto.
A respiração é controlada automaticamente por um centro nervoso localizado no bulbo. Desse centro partem os nervos responsáveis pela contração dos músculos respiratórios (diafragma e músculos intercostais). Os sinais nervosos são transmitidos desse centro através da coluna espinhal para os músculos da respiração. O mais importante músculo da respiração, o diafragma, recebe os sinais respiratórios através de um nervo especial, o nervo frênico, que deixa a medula espinhal na metade superior do pescoço e dirige-se para baixo, através do tórax até o diafragma. Os sinais para os músculos expiratórios, especialmente os músculos abdominais, são transmitidos para a porção baixa da medula espinhal, para os nervos espinhais que inervam os músculos. Impulsos iniciados pela estimulação psíquica ou sensorial do córtex cerebral podem afetar a respiração. Em condições normais, o centro respiratório (CR) produz, a cada 5 segundos, um impulso nervoso que estimula a contração da musculatura torácica e do diafragma, fazendo-nos inspirar. O CR é capaz de aumentar e de diminuir tanto a freqüência como a amplitude dos movimentos respiratórios, pois possui quimiorreceptores que são bastante sensíveis ao pH do plasma. Essa capacidade permite que os tecidos recebam a quantidade de oxigênio que necessitam, além de remover adequadamente o gás carbônico. Quando o sangue torna-se mais ácido devido ao aumento do gás carbônico, o centro respiratório induz a aceleração dos movimentos respiratórios. Dessa forma, tanto a freqüência quanto a amplitude da respiração tornam-se aumentadas devido à excitação do CR.
Em situação contrária, com a depressão do CR, ocorre diminuição da freqüência e amplitude respiratórias.
A respiração é ainda o principal mecanismo de controle do pH do sangue.
O aumento da concentração de CO2 desloca a reação para a direita, enquanto sua redução desloca para a esquerda.
Dessa forma, o aumento da concentração de CO2 no sangue provoca aumento de íons H+ e o plasma tende ao pH ácido. Se a concentração de CO2 diminui, o pH do plasma sangüíneo tende a se tornar mais básico (ou alcalino).
Se o pH está abaixo do normal (acidose), o centro respiratório é excitado, aumentando a freqüência e a amplitude dos movimentos respiratórios. O aumento da ventilação pulmonar determina eliminação de maior quantidade de CO2, o que eleva o pH do plasma ao seu valor normal.
Caso o pH do plasma esteja acima do normal (alcalose), o centro respiratório é deprimido, diminuindo a freqüência e a amplitude dos movimentos respiratórios. Com a diminuição na ventilação pulmonar, há retenção de CO2 e maior produção de íons H+, o que determina queda no pH plasmático até seus valores normais.
A ansiedade e os estados ansiosos promovem liberação de adrenalina que, freqüentemente levam também à hiperventilação, algumas vezes de tal intensidade que o indivíduo torna seus líquidos orgânicos alcalóticos (básicos), eliminando grande quantidade de dióxido de carbono, precipitando, assim, contrações dos músculos de todo o corpo.
Se a concentração de gás carbônico cair a valores muito baixos, outras conseqüências extremamente danosas podem ocorrer, como o desenvolvimento de um quadro de alcalose que pode levar a uma irritabilidade do sistema nervoso, resultando, algumas vezes, em tetania (contrações musculares involuntárias por todo o corpo) ou mesmo convulsões epilépticas.
Existem algumas ocasiões em que a concentração de oxigênio nos alvéolos cai a valores muito baixos. Isso ocorre especialmente quando se sobe a lugares muito altos, onde a pressão de oxigênio é muito baixa ou quando uma pessoa contrai pneumonia ou alguma outra doença que reduza o oxigênio nos alvéolos. Sob tais condições, quimiorreceptores localizados nas artérias carótida (do pescoço) e aorta são estimulados e enviam sinais pelos nervos vago e glossofaríngeo, estimulando os centros respiratórios no sentido de aumentar a ventilação pulmonar.
O sistema respiratório humano comporta um volume total de aproximadamente 5 litros de ar – a capacidade pulmonar total. Desse volume, apenas meio litro é renovado em cada respiração tranqüila, de repouso. Esse volume renovado é o volume corrente
Se no final de uma inspiração forçada, executarmos uma expiração forçada, conseguiremos retirar dos pulmões uma quantidade de aproximadamente 4 litros de ar, o que corresponde à capacidade vital, e é dentro de seus limites que a respiração pode acontecer.
Mesmo no final de uma expiração forçada, resta nas vias aéreas cerca de 1 litro de ar, o volume residual.
Nunca se consegue encher os pulmões com ar completamente renovado, já que mesmo no final de uma expiração forçada o volume residual permanece no sistema respiratório. A ventilação pulmonar, portanto, dilui esse ar residual no ar renovado, colocado em seu interior
O volume de ar renovado por minuto (ou volume-minuto respiratório) é obtido pelo produto da freqüência respiratória (FR) pelo volume corrente (VC): VMR = FR x VC.
Em um adulto em repouso, temos:
FR = 12 movimentos por minuto
VC = 0,5 litros
Portanto: volume-minuto respiratório = 12 x 0,5 = 6 litros/minuto
Os atletas costumam utilizar o chamado “segundo fôlego”. No final de cada expiração, contraem os músculos intercostais internos, que abaixam as costelas e eliminam mais ar dos pulmões, aumentando a renovação.
DISTÚRBIOS CILIARES
A limpeza das vias aéreas depende do bom funcionamento dos cílios e das características do muco produzido pelo epitélio mucociliar. Esse mecanismo de defesa pode ser afetado por alterações ambientais, infecciosas ou hereditárias ou se ainda o indivíduo consome de modo crônico álcool, drogas ou cigarro, podendo levar à retenção freqüente de secreção, o que provoca tosse e infecção repetitiva.
A inalação de ar frio, por exemplo, diminui a velocidade dos batimentos ciliares nas vias respiratórias, com prejuízo para a remoção de partículas sólidas, aumentando a chance de aparecimento de infecções respiratórias.
Há uma doença determinada geneticamente, a doença dos cílios imóveis, que causa alterações na síntese das proteínas que participam da estrutura de cílios e flagelos. Com isso, o batimento dos cílios é prejudicado, predispondo o paciente a infecções das vias aéreas, como pneumonias e sinusites. Acomete principalmente homens e provoca também esterilidade, pela imobilidade do flagelo dos espermatozóides.
A fumaça de cigarros diminui a eficiência dos batimentos ciliares, o que se traduz na maior freqüência de doenças respiratórias entre os fumantes e seus filhos. A incidência de pneumonias é três vezes maior nos filhos de mulheres fumantes que nos filhos das não fumantes.
Se a obstrução dos bronquíolos for mais generalizada devido ao crescimento do epitélio (devido ao cigarro), desenvolve-se, com o passar dos anos, o enfisema pulmonar, que pode levar a morte por insuficiência respiratória. O reflexo da tosse é também um mecanismo de defesa natural inespecífica porque remove agentes irritantes que chegam as vias aéreas inferiores. Esse reflexo é conduzido pelo nervo vago até o bulbo, onde é gerado o reflexo de inspiração e expiração (diafragma e músculos intercostais) e de contração dos músculos da laringe para realizar a tosse. O reflexo de espirro é quase semelhante ao da tosse, porém a via aferente vem das terminações nervoras do nariz.
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Quando o mergulhador está submerso, a entrada do ar e a expansão dos pulmões são dificultadas pela pressão exercida pela água sobre a parede do tórax.
No mergulho com snorkel o mergulhador tem de fazer mais força para inspirar, pois seu tórax é comprimido pela pressão da água.
No mergulho com scuba ou aqualung, um cilíndrico metálico cheio de gás acoplado a uma válvula permite que o ar seja colocado nas vias aéreas com uma pressão equivalente à pressão da água naquela profundidade.
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BONS ESTUDOS !!!
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