FISIOLOGIA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO

José Francisco Manta Bragança

UNOESC

RESPIRAÇÃO

Soma de processos pelos quais os gases respiratórios

são transferidos do ambiente para os tecidos;

Metabolismo:

Processos que consomem substratos para a geração de

energia para a realização das funções do organismo;

RESPIRAÇÃO

Processo pelo qual os animais obtém e utilizam o

oxigênio e eliminam o dióxido de carbono;

RESPIRAÇÃO

Conjunto de absorção, transporte e expulsão de Conjunto de absorção, transporte e expulsão de

substâncias gasosassubstâncias gasosas;

No intercâmbio gasoso intervém:

Oxigênio: útil para oxidação dos alimentos nas células;

Dióxido de carbono: produto final do metabolismo;

Sangue: união entre intercâmbio gasoso entre pulmões

e células (função respiratória) unido a função

circulatória;

Fisiologia da respiração

Compreende aindaCompreende ainda::

Metabolismo gasoso nas células;

Transporte de O2 e CO2 pelo sangue;

Função dos órgãos respiratórios;

Determinando teores de O2 e CO2 do sangue arterial e

venoso de um órgão, conhecemos o consumo de O2 e a

produção de CO2 do tecido;

RESPIRAÇÃO INTERNA:

intercâmbio gasoso entre as células e os capilares

sanguíneos;

Troca gasosa na superfície mitocondrial;

RESPIRAÇÃO EXTERNA:

troca de O2 e CO2 entre o sangue que chega aos

pulmões e o ar externo;

Trocas gasosas na superfície alveolar;

Órgãos respiratórios

Captação de odor das substâncias:

receptores da mucosa olfativa transmite as informações;

Produção de sons:

permite a comunicação entre pares;

RESPIRAÇÃO INTERNA

Respiração celular constitui uma cadeia de reações

bioquímicas;

CADEIA RESPIRATÓRIA:

Transporte de elétrons de uma substância oxidável a

outra que ao captar elétrons fica reduzida;

Substância reduzida cede elétrons a outra nova

substância (primeiro reduzida e depois oxidada);

Processo: OXIDAÇÃO – REDUÇÃO;

Consumo de O2 e formação de CO2 nos animais de produção

Depende:Depende:

Da produção em que se encontram submetidos;

Material combustível empregados:

carboidrato, gorduras;

Com aporte maior de proteínas:

alguns Aa;

Em fase de crescimento:

O2 consumido depende dos aumentos diários de peso;

Fêmeas lactentes:

quantidade de leite produzida (20 lts/dia, 4.200 lts

O2/dia- 4000 lts CO2/dia);

Maioria do O2 empregado no interior da célula para a

OXIDAÇÃO DO HIDROGÊNIO (mitocôndrias);

Enzimas da cadeia respiratória:

Flavino enzimas;

Ubiquinona;

Citocromos;

Citocromoxidasa;

Enzimas que contém NAD e fosfato inorgânico;

Figure 1 Oxidative phosphorylation network and composition of Figure 1 Oxidative phosphorylation network and composition of mitochondrial respiratory chain enzyme complexesmitochondrial respiratory chain enzyme complexes

OXIDAÇÃODO H2

ATPATP

FOSFORILAÇÃOFOSFORILAÇÃO OXIDATIVAOXIDATIVA

ADP + FOSFATOADP + FOSFATOINORGÂNICOINORGÂNICO

AumentoAumentodo trabalhodo trabalho

corporalcorporal

Consumo de Consumo de ATPATP

ConsumoConsumoaumentadoaumentadode O2de O2

Quantidade de oxidação de H2 e consumo de O2

depende:

Estado funcional do tecido a considerar;

Tecidos com elevado número de mitocôndrias: elevado

consumo de energia e O2;

Miocárdio, células ganglionares, células renais;

miocárdio ganglionares

O CO2:

deriva da quebra de grupos carboxilas com a ajuda das

carboxilases;

Descarboxilização dos ácidos graxos pelas ceto-ácido-

descarboxilases;

Dos Aa:

pelas amino-ácido-descarboxilases;

Intercâmbio gasoso entre o sangue capilar e as células

depende da pressão do gás no sangue e extensão de

superfície de contato;

(Eckert, Fig. 13-1)

Gas transfer system of vertebrates

Low PO2High PO2

High PCO2Low PCO2

Respiração envolve difusãoRespiração envolve difusão

OXIGÊNIO

difusão de O2 e CO2 através das membranas celulares

Respiração

PROCESSO PASSIVO: DEPENDE DA EXISTÊNCIA DE UM Δ DE CONCENTRAÇÃO

Termos

HIPÓXIA:

aporte de O2 as células está diminuído;

Leva a transtornos funcionais do sistema nervoso

(sensível a falta de O2);

Manifesta pela falta de equilíbrio, perda de consciência;

ANÓXIA:

aporte de O2 totalmente interrompido;

Funções do Sistema Respiratório

Trocas gasosas;

Aquecimento, umidificação e filtração do ar inspirado;

Deglutição;

Fonação;

Olfato;

Reservatório sangüíneo;

Filtração do sangue;

Funções do Sistema Respiratório

Defesa contra agressores ambientais;

Produção de surfactante;

Equilíbrio ácido base;

Termorregulação;

Síntese, liberação, remoção, inativação de substâncias

bioativas: serotonina, prostaglandinas, histamina,

noradrenalina, citocinas etc;

RESPIRAÇÃO EXTERNA

VIAS DE CONDUÇÃO AÉREA:

Levam o ar externo até os alvéolos (lugar de troca de

gases com o sangue);

Narinas;

Fossas nasais;

Faringe;

Laringe;

Traquéia;

Brônquios;

NARINAS:

Aberturas pares, externas a passagem do ar;

Flexíveis e dilatáveis no cavalo;

Rígidas no suíno;

Flexibilidade facilita captação maior de ar no esforço;

Exceção do cavalo todos os animais tomam e expulsam

o ar pelas narinas ou a boca;

CAVIDADES NASAIS:

Separadas pelo septo nasal e da boca pelos palatos

duro e mole;

Osso turbinados (conchas): Formam os meatos dorsal,

médio, ventral e comum;

Mucosa vascularizada dos ossos serve para aquecer e

umidificar o ar inalado;

Pregas nasais eqüino

O esfriamento do sangue que chega ao encéfalo (<2° a

3°C);

Epitélio olfatório localizado na porção caudal da

cavidade (percepção de odores por inspirações e

expirações rápidas);

Cavidade nasal do suíno

FARINGE:

Caudal as cavidades nasais;

Via comum ao respiratório e digestivo;

Aberturas para a faringe:

coanas nasais, duas trompas de Eustáquio, boca

(cavidade oral), laringe e esôfago;

Glote:

abertura entre cordas vocais e faringe;

LARINGE:

Caudal à glote;

Órgão da fonação (produz o som);

Som: passagem controlada de ar causando vibração

das cordas vocais na laringe;

Órgão de fonação nas aves: SERINGE;

TRAQUÉIA:

Passagem de ar aos pulmões;

Contínua à Laringe cranialmente;

Divide-se caudalmente para formar os Brônquios;

Estrutura anelada cartilaginosa (previne colapso);

Anéis não completos permitemvariações no diâmetro

Traquéia na espécie SuínaTraquéia na espécie Suína

BRÔNQUIOS:

Direito e esquerdo;

Continuam até os alvéolos (porção final);

Traquéia, brônquios, bronquíolos, bronquíolos terminais,

bronquíolos respiratórios, duto alveolar, saco alveolar e

alvéolos;

Epitélio ciliado da traquéiaEpitélio ciliado da traquéia

Corte transversal da cartilagem traquealCorte transversal da cartilagem traqueal

PULMÕES:

Situados na cavidade torácica e recobertos pela;

Principal função: promover troca gasosa contínua entre ar

inspirado e circulação pulmonar ;

PLEURA;

Membrana serosa, com tecido conjuntivo, elástico e fibras

musculares lisas;

Contato com tecido intersticial;

Mantém tensão necessária para expansão e contração rítmica

do órgão;

Ramos arteriais e venosos

Pulmões da espécie bovinaPulmões da espécie bovina

Tecido intersticial, divide o parênquima pulmonar em

lóbulos cada vez menores;

Passam vasos sanguíneos, linfáticos e nervos;

Além de guardar gânglios linfáticos e leucócitos que

fagocitam partículas estranhas;

PLEURA VISCERALPLEURA VISCERAL

Envolve ambos pulmões;

Encontram-se à linha média retorna pela parede interna

do tórax e contribui para sua cobertura:

PLEURA PARIETALPLEURA PARIETAL;

Espaço MEDIASTINO:

entre as duas pleuras viscerais;

No seu interior:

veia cava, ducto linfático torácico, esôfago, aorta e

traquéia;

Tuberculose bovina

ALVÉOLOS:

principais sítios de difusão gasosaprincipais sítios de difusão gasosa;

Situados em fila, separados por delgado tabique que

finalizam em sacos alveolares;

Revestidos por células alveolares epiteliais (epitélio

respiratório);

Células ricas em mitocôndrias e fagocitose;

Epitélio alveolar: contato direto com endotélio da rede

capilar dos pulmões (troca gasosa- ar alveolar e

sangue);

Sangue venoso da artéria pulmonar torna-se arterial e retorna ao

átrio esquerdo pelas veias pulmonares;

Coloração púrpura escura do venoso torna-se vermelho brilhante

do sangue arterial;

Saturação da hemoglobina por O2 novo que difunde dos

alvéolos (O2 para venoso transforma em arterial);

Alvéolos pulmonaresAlvéolos pulmonares

Estruturas pulmonaresEstruturas pulmonares

ACINOS

São as unidades funcionais dos pulmõesSão as unidades funcionais dos pulmões;

Incluem todas as estruturas desde o bronquíolo

respiratório até o alvéolo (ductos alveolares, sacos

alveolares e alvéolos);

Diâmetro médio:

0,75 mm (homem, 20,000 a 300 milhões de alvéolos);

um lóbulo em geral contém de 3 a 5 bronquíolos

terminais e suas estruturas distais;

Histologia das paredes alveolares

Pneumócitos tipo I (ou membranosos)

Cobrem de 80 a 95% da superfície alveolar;

Representam apenas 40% das células epiteliais do

alvéolo;

Não têm capacidade regenerativa;

Controlam o movimento de fluídos entre o interstício e a

região aerada do alvéolo;

Histologia das paredes alveolares

Pneumócitos tipo II ( ou granulosos)

Representam 60% das células epiteliais;

Cobrem ao redor de 3% das superfícies alveolares;

Responsáveis pela produção de surfactante pulmonar;

Têm capacidade regenerativa;

Podem substituir tipo I quando estes são lesados;

Histologia das paredes alveolares

Macrófagos alveolares

Linha de defesa celular no espaço alveolar;

Corpos neuroepiteliais

Agregados de células neuroendócrinas nos alvéolos;

Ligadas à resposta vasoconstritora à hipóxia;

Poros de Khon (interalveolares)

Funcionam como conexões entre alvéolos;

Provendo ventilação colateral;

Poros de Khon

Porções ligadas aos alvéolos que facilitam a respiração

Surfactante: composto químico formado por lipoproteínas

(dipalmitoil-fosfatidilcolina);

Impede o colapso pulmonar;

Afinidade pela superfície de revestimento alveolar;

Interrompem as forças coesivas entre moléculas de água

do fluído alveolar;

Diminui a tensão superficial do fluído alveolar;

Reduz o trabalho necessário para expandir os alvéolos

(pulmões) durante a respiração (inspiração);

Proteínas do surfactante: SPA, SPB, SPC e SPD;

SPA e SPD:

capacidade de unir-se a superfície dos patógenos e dirigir-los à

superfície ou aos macrófagos;

Certas proteínas e peptídeos apresentam essa ação

antimicrobiana;

Ação de macrófagosAção de macrófagos

Proteínas surfactantesProteínas surfactantes

Consideração Clínica:

Síndrome Uivante:

Pela baixa produção de surfactante que ocorre em

eqüinos e suínos jovens;

Sinais:

Gemidos expiratórios, dispnéia e cianose;

Principais benefícios fisiológicos do surfactante

Aumento na complacência pulmonar como um todo;

Redução na tendência dos pequenos alvéolos se

esvaziarem nos maiores, levando ao colapso pulmonar;

Redução da passagem de fluídos dos capilares para

dentro do alvéolo, uma vez que a tensão superficial

agiria para aumentar o gradiente de pressão hidrostática

do capilar para o alvéolo;

Síndrome do sofrimento respiratório do recém nascido;

Surfactante começa a ser liberado em estágio avançado

de gestação (ovinos 85% da gestação);

Partos prematuros podem ser acompanhados por

desconforto respiratórios.

a)a)AlvéoloAlvéolob)b)Músculo lisoMúsculo lisoc)c)Vaso Vaso d)d)Bronquíolo Bronquíolo

Fibras de elastina:

Presentes no tecido conjuntivo entre as células do

epitélio alveolar;

Criam uma elasticidade quando os pulmões são

estirados;

Outras estruturas envolvidas na troca de gases:

Músculos e ossos da cavidade torácica e abdominal;

Músculos e ossos da cavidade torácica e abdominal

Intercostais externos:

envolvidos na INSPIRAÇÃO;

Intercostais internos e abdominais:

envolvidos na EXPIRAÇÃO;

Diafragma:

principal músculo INSPIRATÓRIO;

Alteram o tamanho da caixa torácica e a pressão no seu

interior favorecendo o processo respiratório;

Outros músculos inspiratórios

Intercartilaginosos externos: Puxam a costela para cima; Transversais das costelas: dilatação do tórax; Elevadores das costelas: elevam as costelas; Serrato anterior: elevação das costelas; Escaleno da 1° costela: imobiliza 1° costela e eleva demais; Escaleno supracostal: elevação das costelas

Outros músculos expiratórios

Intercartilaginosos internos:

puxam costelas para atrás e para dentro (retração da

caixa torácica);

Torácico transverso:

retrai tórax;

Serrato posterior:

tração das costelas para atrás;

Intercostal comum:

imobilização das costelas;

Oblíquo abdominal externo:

aumentam a pressão intra-abdominal; empurram as

vísceras abdominais e diafragma até a frente;

Obliquo abdominal interno: igual anterior;

Transverso abdominal: igual anterior;

Reto abdominal: igual anterior;

DIAFRAGMA:

Principal músculo respiratório;

Separa cavidade torácica da abdominal;

Formado por uma porção muscular e uma tendinosa;

Porção muscular:

inserido nas vértebras lombares, costelas e esterno;

Porção tendinosa:

no período de repouso (após expiração) vira em direção a

cavidade torácica;

Está mais inclinado no sentido crânio-ventral nos animais

de muitas falsas costelas (cavalo, porco);

Perfuração diafragmática canina

Mecânica respiratória

CICLOS RESPIRATÓRIOS

Consiste de uma fase inspiratória seguida por uma fase

expiratória;

A inspiração envolve um alargamento do tórax e

pulmões com refluxo de ar;

Tórax expande-se pela contração do diafragma e pela

dos intercostais apropriados;

Contrações do diafragma expandem o tórax em direção

caudal e a dos músculos intercostais expandem para

frente e para fora;

Sob condições normais inspiração requer mais esforço

do que expiração;

Expiração pode tornar-se processo ativo,

particularmente durante momentos de respiração

acelerada e em casos de obstrução de saída de ar;

Músculos intercostais apropriados contraem-se para

auxiliar na expiração;

Músculos abdominais ajudam na inspiração ou

expiração;

Contraídos forçam as vísceras abdominais para frente

comprimindo a diafragma que por sua vez diminui o

volume torácico;

TIPOS DE RESPIRAÇÃO

COSTO ABDOMINAL:

Tipo de respiração normal dos animais;

Embora costo-abdominal: cão e homem, predomínio

costal;

Eqüino e Bovino: predomínio abdominal;

TIPOS DE RESPIRAÇÃO

ABDOMINAL: Caracterizada por maior movimentação do abdome; Ocorre por dores no tórax e arreios mal colocados; COSTAL OU TORÁCICA: Caracterizada por pronunciada movimentação das

costelas; Ocorre por respiração dificultada e afecções abdominais

dolorosas; Gestação e gases;

Em repouso:

homem, cavalo e cão, predomina a respiração torácica;

Nos ruminantes:

predomina a abdominal;

Conhecimento do tipo de respiração: não sempre fácil,

depende das condições alimentares, estado da

pelagem, e posição do corpo;

Movimentos acessórios

Movimentos dos orifícios nasais:

no cavalo em esforço, corrida;

Da glote:

movimentos laríngeos aumentam a glote e descida da

laringe na inspiração, expiração eleva laringe e estreita

a glote;

Dos flancos:

movimentos visíveis do obliquo abdominal externo

(enfisema hipertrofia);

Do ânus;

Estados da respiração

Além dos diferentes tipos, existem variações devidas a

freqüência dos ciclos respiratórios, profundidade da

respiração ou ambos;

EUPNÉIA: descreve o murmúrio respiratório normal,

com ausência de desvio na freqüência ou profundidade;

DISPNÉIA: respiração difícil, esforço visível para

respirar;

HIPERPNÉIA: aumento na freqüência, profundidade ou

ambos, relacionado ao esforço físico (exercício);

POLIPNÉIA: respiração rápida e superficial, algumas

vezes similar a ofegante;

O animal não está consciente de seu estado;

É semelhante à hiperpnéia em relação a freqüência,

mas é diferente em relação à profundidade;

APNÉIA: cessação da respiração, quando usado

clinicamente, refere-se ao estado transitório de parada

respiratória;

Asfixia: condição de hipoxia combinada com

hipercapnia (aumento de CO2 no sangue);

Cianose: refere-se a uma coloração que vai de azulada

a púrpura das membranas mucosas;

Oxigenação hiperbárica: fornecimento de oxigênio ao

corpo sobre pressões parciais de oxigênio relativamente

altas;

Atelectasia: refere-se ao colapso dos alvéolos;