Mecanismos de Respiração

Objetivos de Aprendizagem

• Os objetivos de aprendizagem incluem descrever o centro neural de controle da respiração, a mecânica respiratória e frequência respiratória.

Mecânica Respiratória

• A mecânica respiratória abrange os processos pelos quais os pulmões são expandidos e contraídos, permitindo a ventilação.

Funções Principais da Respiração

• As funções principais da respiração são fornecer oxigênio aos tecidos.
• Também, remover o dióxido de carbono.
• Para que estes processos de respiração ocorram, é necessário o funcionamento da mecânica respiratória.

Etapas da Respiração

• Troca I: A ventilação é a troca de ar entre a atmosfera e os pulmões.
• Troca II: Ocorre a troca gasosa entre os pulmões e o sangue.
• Troca III: Ocorre a troca entre o sangue e as células.

Estrutura Alveolar

• As células alveolares tipo I são responsáveis pelas trocas gasosas.
• As células endoteliais do capilar facilitam a passagem de gases entre o sangue e os alvéolos.
• As células alveolares tipo II sintetizam o surfactante, uma substância que reduz a tensão superficial nos alvéolos.
• Macrófagos alveolares fagocitam materiais estranhos, mantendo os alvéolos limpos.

Anatomia Pulmonar

• O pulmão direito é dividido em três lobos.
• O pulmão esquerdo é dividido em dois lobos.
• Cada pulmão é envolto por duas membranas pleurais.

Músculos da Respiração

• Os músculos principais e acessórios da respiração incluem o diafragma, intercostais externos e internos, esternocleidomastóideo, escalenos, peitoral menor, transverso do tórax e serrátil anterior.

Ventilação Pulmonar

• A ventilação pulmonar envolve o fluxo de ar entre a atmosfera e os pulmões.
• Esse fluxo de ar ocorre devido às diferenças na pressão do ar.
• O ar entra nos pulmões (inspiração) quando a pressão dentro dos pulmões é menor que a pressão atmosférica.
• O ar sai dos pulmões (expiração) quando a pressão dentro dos pulmões é maior que a pressão atmosférica.

Mecânica da Expansão e Contração Pulmonar

• Os pulmões podem ser expandidos e contraídos pelo movimento do diafragma.
• A elevação ou depressão das costelas também expandem ou contraem os pulmões, alterando o diâmetro anteroposterior da cavidade torácica.

Contração e Expansão da Caixa Torácica

• Durante a inspiração, ocorre a elevação do gradil costal e a contração do diafragma.
• A expiração envolve a contração dos abdominais e o relaxamento dos intercostais internos.

Pressões na Respiração

• A pressão atmosférica normal é de 760 mmHg.
• A pressão intrapleural é sempre ligeiramente menor que a pressão atmosférica, mantendo os pulmões inflados.

Efeitos da Altitude

• A pressão do ar atmosférico ao nível do mar é de 760 mmHg.
• Em La Paz, Bolívia, a pressão atmosférica é de 523 mmHg.
• Ao nível do mar, o oxigênio corresponde a 21% da atmosfera, resultando em uma pressão de oxigênio de 160 mmHg.
• Em La Paz, a pressão de oxigênio é de 110 mmHg.

Músculos da Inalação e Exalação

• Músculos da inalação: esternocleidomastóideo, escalenos, intercostais externos e diafragma.
• Músculos da exalação: intercostais internos, oblíquo externo e interno, transverso e reto do abdome.
• O diafragma relaxado está em repouso.
• Quando o diafragma contrai, o volume torácico aumenta.
• Quando o diafragma relaxa, o volume torácico diminui.

Pressões que Causam Movimento do Ar

• A pressão intrapleural é a pressão do líquido no espaço entre a pleura visceral e parietal, mantendo os pulmões abertos.
• A pressão intra-alveolar é a pressão do ar dentro dos alvéolos; durante a inspiração, deve ser ligeiramente menor que a pressão atmosférica.
• A pressão transpulmonar é a diferença entre as pressões intra-alveolar e intrapleural, mantendo os pulmões abertos contra sua tendência de colapso.

Patologias

• Se a cavidade pleural normalmente fechada é aberta para a atmosfera, o ar flui para dentro, causando um pneumotórax.
• A pressão subatmosférica na cavidade pleural ajuda a manter os pulmões inflados.

Pressão Intra-alveolar

• Durante a inspiração, a pressão intra-alveolar precisa cair ligeiramente abaixo da pressão atmosférica.
• Durante a expiração, a pressão intra-alveolar aumenta cerca de +1 cmH2O, o que força o ar para fora dos pulmões.

Pressão Transpulmonar

• A pressão transpulmonar mede as forças elásticas dos pulmões, que tendem a colapsá-los, e é também conhecida como pressão de retração.

Variações de Volume e Pressão na Respiração

• O volume pulmonar, a pressão intra-alveolar, a pressão intrapleural e a pressão transpulmonar mudam durante a respiração.

Resumo da Mecânica Respiratória

• A contração e o relaxamento dos músculos respiratórios modificam a pressão dentro dos pulmões.
• Isso resulta em trocas gasosas com o ambiente.

Complacência Pulmonar

• A complacência pulmonar é o grau de extensão dos pulmões para cada aumento da pressão transpulmonar, em torno de 200 ml de ar/cmH2O.
• A diminuição da complacência pulmonar pode estar relacionada com injúria tecidual.

Controle Neural da Respiração

• O controle da mecânica respiratória é realizado por centros neurais no tronco encefálico.

Centro Respiratório

• O centro respiratório, localizado no tronco encefálico, controla os movimentos respiratórios.
• O tamanho do tórax é alterado pela ação dos músculos da respiração.
• Os músculos contraem como resultado dos impulsos nervosos.
• Na ausência de impulsos nervosos, os músculos relaxam.
• Esses impulsos são enviados a partir de grupos de neurônios localizados no tronco encefálico, especificamente na área de ritmicidade bulbar e na área pneumotáxica.
• O centro respiratório é composto por diversos grupos de neurônios.
• O grupo respiratório dorsal promove principalmente a inspiração.
• O grupo respiratório ventral promove principalmente a expiração.
• O centro pneumotáxico controla principalmente a frequência e amplitude respiratória.

Componentes do Sistema Nervoso

• Área pneumotáxica: Modula a frequência e profundidade da respiração.
• Área de ritmicidade medular: inclui o complexo pré-Bötzinger, o grupo respiratório dorsal, e o grupo respiratório ventral.
• Nervo intercostal: Inerva os músculos intercostais.
• Nervo frênico: Inerva o diafragma.

Grupo Respiratório Dorsal (DRG)

• O DRG controla a respiração calma normal.
• Durante a inspiração, o diafragma e os intercostais externos se contraem.
• Durante a expiração calma normal, o diafragma relaxa e os músculos intercostais externos se tornam menos ativos e relaxam.

Grupo Respiratório Ventral (VRG)

• O VRG atua durante a respiração forçada.
• Durante a inalação forçada, os músculos acessórios da inalação se contraem.
• Durante a exalação forçada, os músculos acessórios da exalação se contraem.

Áreas de Ritmicidade Bulbar

• Neurônios do grupo respiratório dorsal geram impulsos para o diafragma (via nervos frênicos) e músculos intercostais externos (via nervos intercostais).
• Neurônios do grupo respiratório ventral atuam na área expiratória.
• Os neurônios do complexo pré-Bötzinger influenciam o ritmo da respiração.

Área Pneumotáxica

• A área pneumotáxica atua sobre o grupo respiratório dorsal e modula a frequência respiratória.
• Ela é composta por um grupo de neurônios presentes na ponte.
• Transmite impulsos nervosos para o DRG e VRG.
• É ativo durante a inalação e exalação, fornecendo ritmo à respiração.
• A função do centro pneumotáxico é principalmente limitar a inspiração.
• Isso tem o efeito secundário de aumentar a frequência respiratória.
• A limitação da inspiração também encurta a expiração e todo o período de uma respiração.

Regulação do Centro Respiratório

• O ritmo respiratório pode ser alterado em resposta a sinais provenientes de várias áreas.
• Inclui a estimulação do sistema límbico e a estimulação proprioceptora da respiração.
• Temperatura, irritação das vias respiratórias e o reflexo de insuflação também influenciam o centro respiratório.

Controle da Atividade Respiratória

• O controle químico da respiração é vital.
• O sistema quimiorreceptor periférico desempenha um papel no controle da respiração.
• A regulação da respiração durante o exercício é essencial.

Controle Químico da Respiração

• Os neurônios sensíveis na área quimiossensível são especialmente excitados pelo H+.
• O aumento do CO2 sanguíneo afeta o processo.
• Alterações no O2 exercem pouco efeito direto sobre o controle do centro respiratório.

Sistema Quimiorreceptor Periférico

• A diminuição do oxigênio arterial estimula os quimiorreceptores.
• Eles respondem em menor grau às mudanças do CO2 e da concentração de H+.

Regulação da Respiração Durante o Exercício

• Durante o exercício, a ventilação total aumenta proporcionalmente ao consumo de O2.

Padrões de Respiração

• Eupnéia: Respiração normal.
• Respiração costal (torácica).
• Respiração diafragmática (abdominal).
• Respiração superficial (torácica) ou profunda (abdominal).

Movimentos respiratórios modificados

• Incluem tosse, espirro, suspiro, soluço, choro, riso e bocejo.