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;