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Mover o oxigênio da atmosfera para a super cie de troca alveolar é apenas o primeiropasso da respiração externa. Em seguida, a troca dos gases deve ocorrer através dainterface alvéolo-capilar.

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Finalmente, o uxo de sangue (perfusão) que passa pelos alvéolos deve ser alto osu ciente para captar o oxigênio disponível. Ajustar a ven lação nos grupos de alvéolospelos quais o sangue ui é um processo de duas etapas que envolve a regulação local dofluxo de ar e do fluxo de sangue.

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Alterações no fluxo de sangue pulmonar dependem quase exclusivamente daspropriedades dos capilares e dos de fatores locais, como a concentração de oxigênio edióxido de carbono no tecido pulmonar. Os capilares nos pulmões são incomuns, poissão colapsáveis. Se a pressão do sangue que flui pelos capilares cai abaixo de certoponto, os capilares se fecham, desviando o sangue para os capilares pulmonares ondea pressão do sangue é maior.Assim, toda vez que a pressão do ar no alvéolo pulmonar for maior do que a pressãocapilar pulmonar, os capilares se fecham e o fluxo sanguíneo é interrompido.Em uma pessoa em repouso (posição ortostá ca), alguns leitos capilares do ápice (topo)do pulmão estão fechados devido à baixa pressão hidrostá ca. Leitos capilares na basedos pulmões possuem pressão hidrostá ca mais alta devido à gravidade e assimpermanecem abertos. Consequentemente, o uxo de sangue é desviado em direção àbase do pulmão.Durante o exercício, quando a pressão do sangue sobe, os leitos capilares apicais seabrem, assegurando que o débito cardíaco aumentado possa ser totalmente oxigenadoà medida que passa pelos pulmões. A habilidade dos pulmões de recrutar leitoscapilares adicionais durante o exercício é um exemplo da capacidade de reserva docorpo.

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A pressão nos capilares no alto (ápice) dos pulmões é próxima à pressão atmosférica nosalvéolos. Normalmente, a pressão arterial pulmonar é apenas su ciente para manter a perfusão,mas se ela for reduzida, ou se a pressão alveolar aumentar, alguns dos capilares colapsam. Nestascircunstâncias, nenhuma troca de gás ocorre nos alvéolos afetados, e eles se tornam parte doespaço morto siológico.Nas porções médias dos pulmões, a pressão arterial e capilar pulmonar excede a pressãoalveolar, mas a pressão nas vênulas pulmonares pode ser mais baixa do que a pressão alveolardurante a expiração normal, de modo que elas colapsam. Nestas circunstâncias, o uxo desangue é determinado pela diferença de pressão arterioalveolar pulmonar em vez da diferençaarteriovenosa pulmonar. Adiante da constrição, o sangue “cai” dentro das veias pulmonares, quesão complacentes e recebem qualquer quan dade de sangue que a constrição deixe uir paraelas, o que tem sido denominado efeito em queda d’água. Obviamente, a compressão de vasosproduzida pela pressão alveolar diminui e o uxo sanguíneo pulmonar aumenta quando apressão arterial se eleva em direção à base do pulmão. Nas porções mais inferiores dos pulmões,a pressão alveolar é mais baixa que a pressão em todas as partes da circulação pulmonar, e o

uxo sanguíneo é determinado pela diferença de pressão arteriovenosa.Figura: Quando a pressão na artéria pulmonar é baixa, as regiões mais superiores dospulmões não recebem uxo sanguíneo. A perfusão dos pulmões cessa no ponto em quea pressão alveolar (PA) é igual à pressão na artéria pulmonar (Pa). Acima desse ponto,não há perfusão, porque a pressão alveolar excede a pressão da artéria pulmonar.Abaixo desse ponto, a perfusão por unidade de volume aumenta consistentemente emdireção às bases pulmonares.Assim, sob circunstâncias nas quais a pressão alveolar é maior do que a pressão naartéria pulmonar nas partes superiores dos pulmões, não ocorre uxo sanguíneo nessaregião, a qual é referida como a zona 1. Portanto, a zona 1 é de alvéolos ven lados masnão perfundidos. Esse é o espaço morto alveolar. Felizmente, em uma pessoa com umdébito cardíaco normal, durante a respiração normal, de repouso, a pressão da artériapulmonar é maior do que a pressão alveolar, mesmo nas regiões mais superiores dospulmões, não existindo, portanto, a zona 1.

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Em nível local, o corpo tenta ajustar o uxo de ar e o uxo sanguíneo em cada porçãodos pulmões regulando o diâmetro das arteríolas e dos bronquíolos. O diâmetro dosbronquíolos é controlado primariamente pelos níveis de CO2 no ar que passa por eles aoser expirado. Um aumento na PCO2 no ar expirado causa dilatação dos bronquíolos. Umdecréscimo na PCO2 do ar expirado causa a constrição dos bronquíolos.

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Apesar de exis r alguma inervação autonômica nas arteríolas pulmonares,aparentemente existe pouco controle neural do uxo de sangue pulmonar. A resistênciadas arteríolas ao uxo de sangue é regulada primariamente pelo conteúdo de oxigêniono líquido inters cial situado ao redor da arteríola. Se a ven lação dos alvéolos em umaárea do pulmão é diminuída, como mostrado na Fig. b, a PO2 nesta área diminui, e asarteríolas respondem fazendo vaso-constrição, como mostrado na Fig. c. Estavasoconstrição local é adapta va porque desvia o sangue da região subven lada parapartes do pulmão melhor ventiladas.

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Observe que a constrição das arteríolas pulmonares em resposta à baixa PO2 é o opostodo que ocorre na circulação sistêmica. Na circulação sistêmica, um decréscimo na PO2 deum tecido faz as arteríolas locais se dilatarem, liberando mais sangue oxigenado paraestes tecidos que estão consumindo oxigênio. Nos pulmões, o sangue está captandooxigênio, portanto não faz sen do enviar mais sangue para uma área com baixa PO2tecidual devido à ven lação diminuída.Lembrete: nas circulação sistêmica tanto a queda de O2 quanto o aumento de CO2dilatam as arteríolas. Essa vasodilatação aumenta o fluxo sanguíneo no tecido, levandoO2 adicional para atender a demanda metabólica aumentada e remover CO2 tecidual.

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Outro ponto importante precisa ser observado. Os mecanismos de controle local nãosão reguladores e cazes do uxo de ar e de sangue em todas as circunstâncias. Se o

uxo de sangue é bloqueado em uma artéria pulmonar, ou se o uxo de ar é bloqueadoao nível de vias aéreas maiores, as respostas locais que desviam ar ou sangue paraoutras partes do pulmão são ine cazes porque nestes casos nenhuma parte do pulmãotem ven lação ou perfusão normais.

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Um ácido, quando dissolvido em solução, dissocia-se em íon hidrogênio (H+) e sua baseconjugada, aumentando, portanto, a concentração de íons hidrogênio livres (diminuindoo pH). Uma base, quando dissolvida em solução, associa-se aos íons hidrogênio livres, oque diminui a concentração desses íons (aumenta o pH).A adição de ácidos desvia a equação para a direita; a adição de bases desvia a equaçãopara a esquerda.Ácidos fortes, como o ácido clorídrico, liberam todos os seus íons hidrogênio, ao passoque ácidos fracos, como o ácido carbônico e o ácido acético, mantêm a maioria dos íonshidrogênio ligados e liberam apenas uma pequena fração deles (não se dissociam ou sedissociam muito pouco). Entretanto, ácidos fracos afetam muito os níveis plasmáticosde íons hidrogênio livres. Um ácido fraco presente em uma concentração milimolar,mesmo que liberasse apenas um pequeno percentual de seus íons hidrogênio,sobrecarregaria completamente o nível nanomolar existente de íons hidrogênio livres seos sistemas tamponantes não intervissem.

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Um sistema-tampão consiste na mistura de um ácido fraco e sua base conjugada. Essesistema limita a mudança no pH quando são adicionados outros ácidos ou bases.Quando outro ácido é adicionado, a maioria dos íons hidrogênio liberados se combinacom a base do sistema tampão, limitando bastante o aumento nos íons hidrogêniolivres. De maneira semelhante, quando outra base é adicionada, a maioria dos íonshidrogênio livres removidos por ela é substituída pelos íons hidrogênio que se dissociama partir do ácido do sistema tampão. Em qualquer sistema tampão, a relação do ácidocom sua base conjugada corrige a concentração aquosa de íons hidrogênio livres (que éapenas uma pequena fração da concentração do ácido e da base), como na equação (1),ou na forma mais familiar de pH, a equação de Henderson-Hasselbalch (2).

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O dióxido de carbono é transportado no sangue sob as seguintes formas: dissolvido,quimicamente ligado a aminoácidos nas proteínas sanguíneas (hemoglobina,principalmente – Hb) e como íons bicarbonato. Cerca de 200 a 250 mL de dióxido decarbono são produzidos pelo metabolismo tecidual a cada minuto em uma pessoa de 70kg em repouso, e essa quan dade de dióxido de carbono deve ser transportada pelosangue venoso aos pulmões para ser removida do corpo. Com um débito cardíaco de 5L/min, cada 100 mL de sangue que passa pelos pulmões devem liberar, portanto, 4 a 5mL de dióxido de carbono.

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O dióxido de carbono é cerca de 20 vezes mais solúvel no plasma (e no interior dashemácias), comparado ao oxigênio. Consequentemente, cerca de 7 a 10% do total dedióxido de carbono no sangue são transportados em solução. Cerca de 0,0006 mL deCO2/(mmHg PCO2) será dissolvido em 1 mL de plasma à temperatura de 37ºC.

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No sangue arterial, portanto, 100 mililitros de plasma ou de sangue total com uma PCO2de 40 mmHg contêm cerca de 2,4 mL de CO2 dissolvidos. De forma semelhante,multiplicando-se 0,06 mL de CO2/100 mL de sangue/(mmHg PCO2) pela PCO2 venosa de45 mmHg, demonstra-se que cerca de 2,7 mL de CO2 estão sicamente dissolvidos nosangue venoso. O conteúdo total de dióxido de carbono do sangue venoso é de cerca de52,5 mL de CO2/100 mL de sangue, ou seja, pouco mais de 5% do conteúdo total dedióxido de carbono do sangue venoso está em solução sica.

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Para chegarmos a esta conclusão, precisamos fazer uma regra de 3 composta.Revisão: regra de 3 composta (passos):1- monte a tabela e agrupe as grandezas de mesma espécie na mesma coluna.2- coloque agora uma seta orientada para cada coluna (comparando com aconcentração de CO2): se o CO2 subir, sua concentração no plasma sobe ou desce? Sesubir, coloque uma seta para cima na coluna “plasma” (se descer, coloque uma setapara baixo). O mesmo raciocínio deverá ser feito para a coluna “PCO2”.3- então, sempre respeitando o sentido das setas, ou seja, quando for inversa inverta osvalores (denominador, parte de baixo, vai para o numerador, parte de cima) e quandofor direta (como é o caso) deixe como está, monte a equação.4- resolva a equação (no slide)

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À uma temperatura de 37ºC, cerca de 0,03 mmol de dióxido de carbono por mmHg dePCO2 irá dissolver-se em um litro de plasma. Portanto, o dióxido de carbono dissolvidono plasma, expresso em milimoles por litro, é igual a 0,03 x PCO2.

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Quando o CO2 se difunde para os eritrócitos, ele se combina com a água,formando ácido carbônico (H2CO3), devido à presença da anidrase carbônica. OH2CO3 é instável e rapidamente se dissocia em íons hidrogênio (H+) e íonsbicarbonato (HCO3 ).Apesar desta reação também acontecer no plasma, ela é milhares de vezes maisrápida nos eritrócitos pela presença da anidrase carbônica, uma enzima quereversivelmente catalisa a conversão do dióxido de carbono e água a ácidocarbônico.O H+ é tamponado (neutralizado), principalmente pela hemoglobina, enquanto oHCO3 difunde-se rapidamente para o plasma.OBS.: Muito pouco ácido carbônico é formado pela ligação entre a água e o dióxido decarbono sem a presença da enzima anidrase carbônica, pois, nesse caso, a reação ocorremuito lentamente. A anidrase carbônica, que está presente em altas concentrações nashemácias (mas não no plasma), faz a reação ocorrer cerca de 13 mil vezes maisrapidamente (observar que o produto da reação da anidrase carbônica não é de fato oácido carbônico, mas sim um íon bicarbonato e um próton). A hemoglobina tambémexerce um papel importante no transporte de dióxido de carbono, pois ela pode aceitaro íon hidrogênio liberado pela dissociação do ácido carbônico, permi ndo, assim, que areação continue.

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À temperatura corporal, o equilíbrio da reação no plasma é tal que existe cerca de milvezes mais dióxido de carbono sicamente dissolvido no plasma do que na forma deácido carbônico. No entanto, o dióxido de carbono dissolvido está em equilíbrio com oácido carbônico, assim, o dióxido de carbono dissolvido e o ácido carbônico sãoconsiderados conjuntamente (não dissociados) na equação de Henderson-Hasselbalchpara o sistema tampão bicarbonato, onde: [HCO3 ] refere-se à concentração debicarbonato no plasma, e [CO2 + H2CO3] referem-se, respectivamente às concentraçõesde dióxido de carbono e ácido carbônico no plasma. Como a concentração de ácidocarbônico é negligível (tão ínfima que pode ser desprezada), temos a equação à direita.Assim, o termo CO2 total refere-se ao dióxido de carbono dissolvido (incluindo o ácidocarbônico) mais o dióxido de carbono presente como bicarbonato. Nos valores

siológicos deste sistema, o pH à 37ºC é de 7,4 e o pK é de 6,1.

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Portanto, a concentração de bicarbonato no plasma do sangue arterial é de cerca de 24mmol/L (a faixa normal é 23 a 28 mmol/L).

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Uma forma útil de apresentar as interrelações entre as variáveis pH, PCO2 econcentração de bicarbonato do plasma, como expresso pela equação de Henderson-Hasselbalch, é o diagrama pH-bicarbonato mostrado na Figura 37-1. Como pode servisto na Figura 37-1, o pH está na abscissa do diagrama pH-bicarbonato, e aconcentração de bicarbonato no plasma em milimoles por litro encontra-se naordenada. Para cada valor de pH e concentração do íon bicarbonato, há uma única PCO2correspondente no gráfico. Da mesma forma, para cada pH e PCO2 em par cular,apenas uma concentração do íon bicarbonato irá sa sfazer a equação de Henderson-Hasselbalch. Se a PCO2 permanecer constante, por exemplo, em 40 mmHg, uma linhaisóbara pode ser construída, conectando os pontos resultantes à medida que o pH varia.As isóbaras representa vas mostradas na Figura 37-1 fornecem um indica vo dasalterações potenciais do estado ácido-base quando a ven lação alveolar é aumentadaou diminuída. Se o restante permanecer constante, a hipoven lação levará à acidose, ea hiperven lação levará à alcalose.O sistema tampão bicarbonato é um tampão fraco para o ácido carbônico. A presençade hemoglobina torna o sangue um tampão muito melhor. O valor de tampão do plasmana presença da hemoglobina é de quatro a cinco vezes maior do que o do plasmaseparado das hemácias. Portanto, a inclinação normal da linha tampão in vivo mostradana Figura 37-1 é determinada principalmente pelos tampões não bicarbonato presentesno corpo.

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Para o íon bicarbonato (HCO3 ) existem pequenas variações entre os valores dereferência, pois mmol/L= mEq/L. Assim, ambos foram apresentados nesse slide.

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Apesar da nossa ven lação que vai e vem como a maré parecer um mecanismo tãomaravilhosamente simples, seu controle é um tanto complexo, envolvendo neurônios naformação reticular do bulbo e da ponte.

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A respiração é um processo rítmico que normalmente ocorre sem o pensamentoconsciente ou consciência. Neste aspecto, assemelha-se ao ba mento rítmico docoração. Contudo, os músculos esquelé cos, ao contrário do músculo cardíacoautoexcitável, não são capazes de se contrair espontaneamente. Ao invés disso, acontração do músculo esquelé co precisa ser iniciada pelos neurônios motoressomá cos, os quais, por sua vez, são controlados pelo sistema nervoso central (SNC).No sistema respiratório, a contração do diafragma e de outros músculos é iniciada poruma rede de neurônios do tronco encefálico que disparam espontaneamente.

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A respiração ocorre automa camente por toda a vida de uma pessoa, mas tambémpode ser controlada voluntariamente até certo ponto (a respiração espontânea éproduzida pela descarga rítmica de neurônios motores que inervam os músculosrespiratórios). Interações siná cas complicadas entre neurônios da rede criam os ciclosrítmicos de inspiração e expiração, in uenciados con nuamente por sinais sensoriais,especialmente os provenientes de quimiorreceptores sensíveis a CO2, O2 e pH. O padrãoven latório depende em grande parte dos níveis destas três substâncias no sanguearterial e no líquido extracelular.

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Dois mecanismos neurais separados regulam a respiração. Um é responsável pelocontrole voluntário e o outro, pelo controle automá co. O sistema voluntário estálocalizado no córtex cerebral e envia impulsos para os neurônios motores respiratóriospelos tratos corticoespinhais. O sistema automá co é dirigido por um grupo de célulasmarca-passo no bulbo. Os impulsos destas células vam neurônios motores na medulaespinal cervical e torácica que inervam músculos respiratórios. Aqueles na medulacervical ativam o diafragma por meio dos nervos frênicos, e aqueles na medula espinaltorácica vam os músculos intercostais externos. Entretanto, os impulsos tambémalcançam a inervação dos músculos intercostais internos e outros músculos expiratórios.Os neurônios motores para os músculos expiratórios são inibidos quando aqueles quesuprem os músculos inspiratórios estão vos e vice-versa. Embora re exos medularescontribuam para essa inervação recíproca, esta se deve principalmente à atividade nasvias descendentes. Os impulsos nessas vias descendentes excitam agonistas e inibemantagonistas. A única exceção à inibição recíproca é uma pequena quan dade de

vidade em axônios frênicos por um período curto após a inspiração. A função desseefluxo pós-inspiratório parece ser frear o recuo elá co do pulmão e tornar a respiraçãosuave.

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Os detalhes que se seguem representam o modelo contemporâneo do controle daven lação. Embora algumas partes do modelo sejam bem fundamentadas comevidências experimentais, outros aspectos estão ainda sob inves gação. Este modeloestabelece que:1. Os neurônios respiratórios do bulbo controlam músculos inspiratórios e expiratórios.2. Os neurônios da ponte integram informações sensoriais e interagem com neurôniosbulbares para in uenciar a ven lação.3. O padrão rítmico da respiração é gerado a partir de uma rede de neurônios quedisparam espontaneamente.4. A ven lação está sujeita à modulação con nua por vários reflexos associados aquimiorreceptores e mecanorreceptores e por centros encefálicos superiores.

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Os centros que iniciam a respiração estão localizados na formação reticular do bulbo,abaixo do soalho do quarto ventrículo. Essa área, conhecida como centro respiratóriobulbar, consiste em neurônios inspiratórios e nos neurônios expiratórios. Quando osneurônios inspiratórios disparam, uma série de impulsos se propaga ao longo dos nervosfrênico e intercostais para es mular o diafragma e os músculos intercostais externos,respectivamente. Quando os neurônios expiratórios disparam, a propagação éinterrompida, e a expiração ocorre passivamente conforme os músculos inspiratóriosrelaxam e o pulmão se retrai. Existem dois grupos de neurônios respiratórios dispostosbilateralmente no centro respiratório bulbar, conhecidos como (1) grupo respiratóriodorsal (GRD), localizado dorsalmente, próximo à raiz do nervo craniano IX, em uma áreadenominada núcleo do trato solitário (NTS), e (2) grupo respiratório ventral (GRV), umarede de neurônios que se estende da região ventral do tronco encefálico, da medulaespinal até a junção entre o bulbo e a ponte.FIGURA: Localização dos centros respiratórios e suas conexões. O grupo respiratórioventral (GRV) contém geradores de ritmo que mantêm o impulso respiratório. Durante aven lação basal, um grupo de neurônios inspiratórios do GRV dispara, vandoneurônios motores respiratórios que es mulam a contração dos músculos inspiratórios.A expiração passiva ocorre quando um grupo de neurônios expiratórios dispara, inibindoo controle do GRV e permi ndo o relaxamento dos músculos inspiratórios. Neurônios dogrupo respiratório dorsal (GRD) integram a chegada de informações sensoriaisperiféricas e modi cam o ritmo gerado pelo GRV. Os centros respiratórios pontinosinteragem com os centros bulbares para suavizar o padrão ven latório. (As viaseferentes são incompletas. Neurônios bulbares se comunicam com neurônios motoresinferiores na medula espinal. Para tornar mais simples, os neurônios motores inferioresque inervam os músculos respiratórios não estão ilustrados.)

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Os grupos respiratórios dorsais estão localizados bilateralmente no núcleo do tratosolitário (NTS). Eles consistem, sobretudo, em neurônios inspiratórios que se projetampara a medula espinhal contralateral. Eles atuam como os principais iniciadores da

vidade dos nervos frênicos e mantêm a vidade do diafragma (sinais provenientesdo GRD vão via nervos frênicos para o diafragma e via nervos intercostais para osmúsculos intercostais). Os neurônios do grupo respiratório dorsal enviam muitas fibrascolaterais para o grupo respiratório ventral, mas o grupo respiratório ventral enviaapenas algumas colaterais para o grupo respiratório dorsal. O GRD, recebe es mulos decentros cerebrais superiores e de vários receptores sensoriais periféricos. O NTS recebefibras aferentes viscerais do 9º nervo craniano (o glossofaríngeo) e do 10º nervocraniano (o vago). Esses nervos conduzem informações sobre a PO2, a PCO2 e o pHarteriais provenientes de quimiorreceptores aórticos e carotídeos, e tambéminformações sobre a pressão arterial sistêmica (oriunda dos barorreceptores carotídeose aórticos. Além disso, o nervo vago conduz informações provenientes de receptores deestiramento e outros sensores localizados nos pulmões, que também podem exercerinfluências profundas sobre o controle da respiração. A localização do GRD dentro doNTS sugere que este pode ser o local de integração de várias aferências que podemalterar reflexamente o padrão espontâneo da inspiração e da expiração.

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Os grupos respiratórios ventrais têm mú plas regiões com diferentes funções. Estão localizadosbilateralmente no núcleo retrofacial, no núcleo ambíguo, no núcleo para-ambíguo e no núcleoretroambíguo. Eles consistem em neurônios inspiratórios e expiratórios. Os neurônios do núcleoambíguo são primariamente neurônios motores vagais que inervam os músculos laríngeos,faríngeos e da língua ipsilaterais (músculos inervados do mesmo lado) envolvidos na respiração ena manutenção das vias aéreas superiores abertas. Eles são tanto inspiratórios comoexpiratórios. O relaxamento inapropriado desses músculos durante o sono contribui para aapneia obstru va do sono, uma disfunção do sono associada com o ronco e com sonolênciadiurna excessiva.Outros neurônios dos grupos respiratórios ventrais projetam-se principalmente para inervarmúsculos inspiratórios e expiratórios contralaterais (músculos inervados do lado contrário). Onúcleo retrofacial, localizado mais rostralmente nos grupos respiratórios ventrais, contêm,sobretudo, neurônios expiratórios em um grupo de células chamado de complexo Bötzinger.Os principais componentes do gerador de padrão do controle respiratório responsável pelarespiração automá ca estão localizados no bulbo. A respiração rítmica é iniciada por um grupopequeno de células marca-passo acopladas por sinapses na área conhecida como complexo pré-Bötzinger (pré-BÖTC) em cada lado do bulbo, entre o núcleo ambíguo e o núcleo reticular lateral.Os neurônios desta área foram identificados como os marca-passos do ritmo respiratório – ogerador do ritmo respiratório. Esses neurônios descarregam ritmicamente, e produzem descargasrítmicas em neurônios motores frênicos que são suprimidos por secções entre o complexo pré-Bötzinger e esses neurônios motores. Eles também contatam os núcleos hipoglossos, e a línguaestá envolvida na regulação da resistência das vias aéreas.Muitos neurônios expiratórios do grupo respiratório ventral permanecem ina vos durante arespiração em repouso (espontânea). Eles funcionam principalmente durante a respiraçãoforçada, quando os movimentos inspiratórios são ampliados, e durante a expiração va. Narespiração forçada, a vidade aumentada dos neurônios inspiratórios es mula os músculosacessórios, como os esternocleidomastoideos. A contração desses músculos acessórios aumentaa expansão do tórax elevando o esterno e as costelas superiores.Na expiração va, os neurônios expiratórios do grupo respiratório ventral vam os músculosintercostais internos e os abdominais. Parece haver alguma comunicação entre os neurôniosinspiratórios e os expiratórios, uma vez que os neurônios inspiratórios são inibidos durante aexpiração ativa.

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Apesar de não haver dúvida de que a ven lação é rítmica, ainda não se pode explicarcompletamente a origem deste ritmo. Uma hipótese é de que existam neurônios marca-passo, os quais teriam ritmicidade intrínseca (automá ca) como as células marca-passoencontradas no coração. A suposta vidade marca-passo tem sido demonstrada emneurônios do GRV rostral de recém-nascidos, porém esta vidade não foi encontradaem adultos, o que nos direciona à segunda hipótese (e mais popular): o ritmorespiratório normal pode ser resultado da inibição recíproca de redes neuronaisinterconectadas no bulbo. Ao invés de um único conjunto de neurônios marca-passo,acredita-se que existam dois grupos de neurônios que inibem um ao outro, levando,assim, a uma vidade cíclica que gera o ritmo.

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A ação integrada das redes de controle respiratório pode ser vista monitorando avidade elétrica do nervo frênico e de outros nervos motores (Figura). Durante a

respiração espontânea em repouso, um marca-passo inicia cada ciclo, e os neurôniosinspiratórios aumentam gradualmente a es mulação dos músculos inspiratórios. Esteaumento muitas vezes é chamado de rampa devido à forma do grá co da vidade doneurônio inspiratório. Alguns neurônios inspiratórios disparam para iniciar a rampa. Odisparo destes neurônios recruta outros neurônios inspiratórios em uma ní da alça deretroalimentação posi va. À medida que mais neurônios disparam, mais brasmusculares esquelé cas são recrutadas. A caixa torácica expande-se suavementequando o diafragma contrai.Ao nal da inspiração, os neurônios inspiratórios param de disparar abruptamente, e osmúsculos inspiratórios relaxam. Durante os próximos poucos segundos, ocorre aexpiração passiva devido à retração elá ca dos músculos inspiratórios e do tecidoelá co dos pulmões. Contudo, alguma vidade dos neurônios motores pode serobservada durante a expiração passiva, sugerindo que talvez os músculos das vias aéreassuperiores contraiam para reduzir a velocidade do uxo de ar no sistema respiratório.

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Apesar de o GRV gerar o ritmo básico respiratório, os centros respiratórios pontinosinfluenciam e modificam a atividade dos neurônios bulbares. Por exemplo, os centrospontinos parecem suavizar a transição entre a inspiração e a expiração, e vice-versa.Ainda, quando ocorrem lesões na região superior dos centros pontinos, as inspirações setornam muito prolongadas, um fenômeno chamado de ven lação apnêustica.O grupo respiratório pontino (GRP), formalmente chamado de centro pneumotáxico, eoutros centros pontinos transmitem impulsos ao GRV do bulbo (Figura do próximoslide). Isto modifica e refina o ritmo ven latório gerado pelo GRV durante certas

vidades, como a vocalização, o sono e o exercício. Como poderia se esperar, oscentros respiratórios pontinos, assim como o GRD, recebem es mulos de centroscerebrais superiores e de vários receptores sensoriais periféricos.

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Episódios de apneia (interrupção ven latória) durante o sono podem ser de origemcentral (i.e., devido à falta de disparos dos nervos que produzem a respiração), oupodem ser devidos à obstrução das vias aéreas (apneia obstru va do sono). A apneiapode ocorrer em qualquer idade, e é produzida quando os músculos faringeanosrelaxam durante o sono. Em alguns casos, a falta de contração dos músculosgenioglossos durante a inspiração contribui para o bloqueio. Os músculos genioglossospuxam a língua para frente, e sem contração (ou com contração fraca) a língua podeobstruir a via aérea. Depois de vários esforços respiratórios crescentemente fortes, opaciente acorda, faz algumas respirações normais, e volta a dormir. Os episódiosapneicos são mais comuns durante o sono REM, quando os músculos estão maishipotônicos. Os sintomas são roncos altos, cefaleias ma nais, fadiga e sonolência diurna.Quando grave e prolongada, a condição pode levar à hipertensão e suas complicações.Apneias frequentes podem causar numerosos despertares curtos durante o sono esonolência durante as horas de vigília. Com isso em mente, não é surpreendentedescobrir que a incidência de acidentes com veículo a motor é sete vezes maior empacientes com apneia do sono do que na população geral de motoristas.Destaques terapêuticos: O tratamento da apneia do sono depende do paciente e dacausa (se conhecida). Os tratamentos variam desde intervenções leves a moderadas atécirurgia. Entre as intervenções estão incluídos terapia postural, aparelhos dentários querearranjam a arquitetura das vias aéreas, diminuição do uso de relaxantes musculares(p. ex., álcool) ou de fármacos que reduzem o impulso respiratório, ou pressão posi vacon nua nas vias aéreas. Como a apneia do sono aumenta em indivíduos comsobrepeso ou obesos, a perda de peso também pode ser efetiva.

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A amplitude inspiratória é determinada pela intensidade es mulatória dos centrosrespiratórios sobre os neurônios motores que inervam os músculos respiratórios.Quanto maior for a es mulação, maior será o número de unidades motoras excitadas e,consequentemente, maior será a força da contração dos músculos respiratórios. Afrequência respiratória é determinada pelo tempo no qual o centro inspiratório está

vo e o quão rapidamente ele é desligado.

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A amplitude e a frequência ven latória podem ser modi cadas em resposta a mudançasda demanda corporal. Os centros respiratórios no bulbo e na ponte são sensíveis aes mulos excitatórios e inibitórios. Estes es mulos estão descritos a seguir e resumidosna Figura.Figura: In uências neurais e químicas nos centros nervosos respiratórios. In uênciasexcitatórias (+) aumentam a freqüência de impulsos enviados aos músculos darespiração e recrutam unidades motoras adicionais, resultando em ven lações maisrápidas e profundas. In uências inibitórias (–) têm o efeito inverso. Em alguns casos, osim- pulsos podem ser excitatórios ou inibito- rios (±), dependendo do receptor ou daregião nervosa vada. O córtex cerebral também inerva diretamente os motoneu-rônios dos músculos respiratórios.

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Dentre os fatores que influenciam a frequência e a amplitude ven latória, os maisimportantes são as alterações dos níveis de CO2, O2 e H+ no sangue arterial. Umaelevação da PCO2 ou da concentração de H+ do sangue arterial, ou uma queda em suaPO2, aumenta o nível de vidade de neurônios respiratórios no bulbo, e mudanças nadireção oposta têm um leve efeito inibidor. Os receptores que respondem a tais

utuações químicas, chamados de quimiorreceptores, são encontrados em doisprincipais locais do corpo. Os quimiorreceptores centrais estão localizadosbilateralmente na região ventrolateral do bulbo. Os quimiorreceptores periféricos sãoencontrados no arco da aorta e nas artérias caró das. Em outras palavras, os efeitos dasvariações da bioquímica do sangue sobre a ven lação são mediados viaquimiorreceptores respiratórios os corpos caro deos e aórticos e os grupos de célulasno bulbo e em outros locais que são sensíveis a mudanças químicas do sangue. Elesiniciam impulsos que es mulam o centro respiratório.

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Dentre os fatores que influenciam a frequência e a amplitude ven latória, os maisimportantes são as alterações dos níveis de CO2, O2 e H+ no sangue arterial. Umaelevação da PCO2 ou da concentração de H+ do sangue arterial, ou uma queda em suaPO2, aumenta o nível de vidade de neurônios respiratórios no bulbo, e mudanças nadireção oposta têm um leve efeito inibidor. Os receptores que respondem a tais

utuações químicas, chamados de quimiorreceptores, são encontrados em doisprincipais locais do corpo. Os quimiorreceptores centrais estão localizadosbilateralmente na região ventrolateral do bulbo. Os quimiorreceptores periféricos sãoencontrados no arco da aorta e nas artérias caró das. Em outras palavras, os efeitos dasvariações da bioquímica do sangue sobre a ven lação são mediados viaquimiorreceptores respiratórios os corpos caro deos e aórticos e os grupos de célulasno bulbo e em outros locais que são sensíveis a mudanças químicas do sangue. Elesiniciam impulsos que es mulam o centro respiratório.

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De todos os componentes químicos que in uenciam a respiração, o CO2 é o maispotente e o mais precisamente controlado. Normalmente, a PCO2 arterial é 40 mmHg eoscila apenas ± 3 mmHg através de um apurado mecanismo homeostá co mediadoprincipalmente pelo aumento dos níveis de CO2 sobre os quimiorreceptores centrais, notronco encefálico. O CO2 se difunde facilmente do sangue para o líquido cerebroespinhal(LCS), onde reage com a água e forma ácido carbônico. Como este ácido se dissocia, íonsH+ são liberados no LCS. Esta é a mesma reação que ocorre quando o CO2 penetra oseritrócitos. Diferentemente dos eritrócitos e do plasma, o LCS não contém proteínas quepossam tamponar os íons H+ produzidos. Assim, conforme a PCO2 sanguínea aumenta,condição referida como hipercapnia, o pH do LCS diminui, excitando osquimiorreceptores centrais e es mulando várias sinapses com os centros reguladoresrespiratórios. Como resultado, a frequência e a amplitude da ven lação aumentam. Esseincremento da ven lação alveolar rapidamente elimina o CO2 do sangue, aumentandoem seguida o seu pH. A elevação de somente 5 mmHg da PCO2 arterial duplica aven lação alveolar, mesmo sem alteração dos níveis de O2 e do pH arterial. Quando aPO2 e o pH estão abaixo do normal, a resposta à PCO2 elevada é ainda maior. O aumentoda ven lação naliza de maneira siológica, homeostá ca, com a restauração dosvalores normais da PCO2 no sangue.Repare que enquanto o aumento dos níveis de CO2 atua como um es mulo inicial, é oaumento dos níveis de H+ que va os quimiorreceptores centrais. Em ú ma análise, ocontrole da ven lação durante o repouso tem como obje vo principal a regulação daconcentração de H+ no encéfalo.

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A hiperven lação é o aumento da frequência e da amplitude ven latória, quandoexcede a necessidade de remoção do CO2 corporal. Uma pessoa sofrendo uma crise deansiedade pode hiperven lar involuntariamente até atingir um ponto no qual começa aapresentar ver gens e desmaios. Isto acontece devido aos baixos níveis de CO2 nosangue (hipocapnia) que causam constrição dos vasos sanguíneos do sistema nervosocentral, reduzindo sua perfusão, podendo inclusive provocar isquemia cerebral. Ossintomas iniciais da hiperven lação são sensação de formigamento e espasmosmusculares repe dos e involuntários (tetania) nas mãos e na face causados pela quedados níveis de Ca2+ no sangue, em consequência da diminuição do H+ (com a diminuiçãodos níveis plasmáticos de H+, as proteínas tampões liberam este íon, mas, em troca,captam os íons Ca2+, diminuindo seus níveis sanguíneos e causando tetania). Estasituação pode ser rever da ven lando-se dentro de um saco de papel, pois o arinspirado é o mesmo ar previamente expirado, rico em CO2, levando novamente à suanormalização no sangue.

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Quando a PCO2 se encontra anormalmente baixa, a respiração é inibida e se torna lentae super cial. De fato, períodos de apneia (interrupção ven latória) podem ocorrer atéque a PCO2 aumente e es mule novamente a ven lação.Com frequência, nadadores voluntariamente hiperven lam para poder interromper suaven lação por períodos maiores durante suas provas de natação. Isto é muito perigosopelas seguintes razões. O conteúdo de O2 no sangue raramente cai muito abaixo de 60%do seu normal quando prendemos a respiração, pois enquanto a PO2 diminui, a PCO2aumenta o su ciente para desencadear a ven lação. No entanto, hiperven laçõesextremas podem baixar muito a PCO2, e um período de latência ocorre antes dees mular novamente a respiração. Esse período de latência pode permi r que os níveisde oxigênio sofram uma queda abaixo de 50 mmHg, causando desmaio no nadador (eprovável afogamento) antes que ele sinta a necessidade de respirar.

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Os efeitos agudos da hiperven lação voluntária demonstram a interação dosmecanismos químicos que regulam a respiração. Quando um indivíduo normalhiperventila por 2 a 3 min, depois para e permite que a respiração con nue sem exerceralgum controle voluntário sobre ela, um período de apneia ocorre. Isto é seguido poralgumas respirações super ciais e depois por outro período de apneia, seguidonovamente por umas poucas respirações (respiração periódica). Os ciclos podem duraralgum tempo antes que a respiração normal recomece (Figura 36-12). A apneia,aparentemente, deve-se a uma falta de CO2, porque ela não ocorre após hiperven laçãocom misturas gasosas contendo CO2 a 5%. Durante a apneia, a PO2 alveolar cai e a PCO2se eleva. A respiração recomeça devido à es mulação hipóxica dos quimiorreceptorescaro deos e aó cos antes que o nível de CO2 tenha retornado ao normal. Poucasrespirações eliminam o es mulo hipóxico, e a respiração para até que a PO2 alveolarcaia novamente. Gradualmente, entretanto, a PCO2 volta ao normal, e a respiraçãonormal recomeça. Mudanças no padrão da respiração podem ser sintomáticas dedoença.

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A respiração periódica ocorre em vários estados patológicos e, frequentemente, échamada de respiração de Cheyne-Stokes. Ela é vista mais comumente em pacientescom insu ciência cardíaca conges va e uremia, mas acontece também em pacientescom doença cerebral e durante o sono em alguns indivíduos normais. Alguns dospacientes com respiração de Cheyne-Stokes têm sensibilidade aumentada ao CO2.Aparentemente, a resposta aumentada deve-se à interrupção das vias neurais quenormalmente inibem a respiração. Nesses indivíduos, o CO2 causa hiperven laçãorelativa, abaixando a PCO2 arterial. Durante a apneia resultante, a PCO2 arterial sobenovamente para o normal, mas o mecanismo respiratório outra vez respondeexcessivamente ao CO2. A respiração cessa, e o ciclo se repete.

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Outra causa de respiração periódica em pacientes com doença cardíaca é oprolongamento do tempo de circulação do pulmão para o encéfalo, de modo que levamais tempo para as alterações nas tensões de gases arteriais afetarem a árearespiratória no bulbo. Quando indivíduos com circulação mais lenta hiperventilam, elesreduzem a PCO2 do sangue em seus pulmões, mas leva um tempo mais longo que onormal para o sangue com a PCO2 baixa ngir o encéfalo. Durante esse tempo, a PCO2no sangue capilar pulmonar continua a ser reduzida, e quando este sangue alcança oencéfalo, a PCO2 baixa inibe a área respiratória, produzindo apneia. Em outras palavras,o sistema de controle respiratório oscila porque a alça de retroalimentação nega va dospulmões para o encéfalo é anormalmente longa.

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Nos quimiorreceptores periféricos estão as células sensíveis aos níveis arteriais de O2,isto é, nos corpos aó cos do arco da aorta e nos corpos caro deos na bifurcação dasartérias caró das comuns. Os receptores localizados nos corpos caro deos são osprincipais sensores de oxigênio.Figura: Localização dos quimiorreceptores periféricos nos corpos aórticos (glomos para-aórticos) e carotídeos (glomo carótico). As vias sensoriais destes receptores através dosnervos cranianos IX e X aos centros respiratórios no bulbo também são mostradas.Glomos = uma massa em forma de bola

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Em condições normais, o efeito da diminuição da PO2 sobre a ven lação é indiferente epar cularmente limitado pelo aumento da sensibilidade dos receptores periféricos aoaumento da PCO2. A PO2 arterial deve cair substancialmente, até pelo menos 60 mmHg,para que os níveis de O2 se tornem o principal es mulo ao aumento da ven lação. Narealidade, isto não é tão estranho quanto parece. Lembre-se que existe uma enormereserva de O2 ligada à hemoglobina, e a Hb permanece quase totalmente satura- da atéque a PO2 do ar alveolar e do sangue arterial caia a valores abaixo de 60 mmHg. Osquimiorreceptores centrais, então, passam a sofrer com depleção do O2, e as suas

vidades são deprimidas. Ao mesmo tempo, os quimiorreceptores periféricos setornam excitados e es mulam os centros respiratórios para aumentar a ven lação,mesmo com a PCO2 normal. Assim, o sistema quimiorreceptor periférico pode manter aven lação quando os níveis de O2 alveolar estão baixos, mesmo enquanto os centros dosistema nervoso central estão deprimidos pela hipoxia.

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Nas pessoas com retenção de CO2 devido a uma doença pulmonar obstrutiva (p.ex.,enfisema e bronquite crônica), a PCO2 arterial está cronicamente elevada e, comoresultado, os quimiorreceptores se adaptam a este es mulo químico. Nestes casos, aação do declínio da PO2 sobre os quimiorreceptores periféricos sensíveis ao oxigênio setorna o principal es mulo respiratório, o es mulo hipóxico. Assim, misturas de gasesadministradas em tais pacientes durante as suas crises respiratórias devem ser apenasligeiramente enriquecidas com O2, pois a inspiração de oxigênio puro poderia reduzir aven lação e elevar a sua PCO2.

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Alterações do pH arterial podem modificar a frequência e o ritmo respiratório mesmoquando os níveis de CO2 e O2 estão normais. Como pouca quan dade de íons H+ sedifunde do sangue para o líquido cerebrospinal, o efeito direto do H+ arterial sobre osquimiorreceptores centrais é insignificante comparado ao H+ gerado pela elevação daPCO2 arterial. O aumento da ven lação em resposta à queda do pH arterial é mediadopelos quimiorreceptores periféricos.Apesar das alterações da PCO2 e da concentração de H+ estarem interrelacionadas,atuam como es mulos diferentes. A queda do pH arterial pode ocorrer em decorrênciada retenção de CO2, porém também pode resultar de causas metabólicas, como oacúmulo de lactato durante o exercício ou de metabólitos dos ácidos graxos (corposcetônicos) em pacientes com diabete melito descompensado. Indiferentemente dacausa, conforme o pH arterial diminui, o controle do sistema respiratório tentacompensar através da eliminação do CO2 (e ácido carbônico) do sangue, aumentando afrequência e a amplitude respiratória.

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Apesar de todas as células do corpo dependerem do O2 para viver, a necessidade docorpo de eliminar o CO2 é o es mulo mais importante para a ven lação em pessoassaudáveis. No entanto, o CO2 não atua isoladamente e vários fatores químicos reforçamou inibem um ou outro efeito. Estas interações estão resumidas aqui:1. A elevação dos níveis de CO2 é o es mulo respiratório mais poderoso. Quando o CO2 éhidratado (reage com a água) no líquido cerebrospinal, os íons H+ liberados atuamdiretamente sobre os quimiorreceptores centrais, induzindo um aumento reflexo dafrequência e da amplitude ven latória. Baixos níveis de PCO2 deprimem a ven lação.

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2. Em condições normais, a PO2 no sangue afeta a ven lação apenas indiretamente,in uenciando a sensibilidade dos quimiorreceptores a alterações da PCO2. Baixa PO2potencializa os efeitos da PCO2. Altos níveis de PO2 diminuem a efe vidade daes mulação por CO2.3. Quando ocorre a queda da PO2 arterial abaixo de 60 mmHg, ela se torna o principales mulo para a respiração, e a ven lação aumenta através de re exos iniciados pelosquimiorreceptores periféricos. Isto aumenta a captação do O2 no sangue, mas tambémcausa hipocapnia (baixos níveis da PCO2 no sangue) e o aumento do pH sanguíneo,ambos inibindo a respiração.4. Alterações do pH arterial, como consequência da retenção de CO2 ou fatoresmetabólicos, atuam sobre os quimiorreceptores periféricos para promoverindiretamente modi cações na ven lação, e como resposta ocorre a modi cação parcialda PCO2 arterial e do pH. O pH arterial não influencia os quimiorreceptores centraisdiretamente.

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Controles hipotalâmicos. Atuando através do hipotálamo e do restante do sistema límbico, fortesemoções e a percepção da dor enviam sinais aos centros respiratórios, modificando a frequênciae a amplitude ven latória. Por exemplo, você alguma vez já não tocou em algo gelado e pegajosoe teve a sensação de falta de ar? Esta resposta é mediada pelo hipotálamo O mesmo acontece aointerromper a respiração quando se está irritado, assim como o aumento da ven lação quandoestamos ansiosos e empolgados. O aumento da temperatura es mula o aumento da frequênciarespiratória, enquanto uma queda da temperatura corporal induz o efeito oposto. O tremor defrio repen no (como durante um mergulho no norte do Oceano Atlâ co no m de outubro)pode causar a interrupção da ven lação (apneia) ou, no mínimo, uma falta de ar.

Controles corticais. Apesar da ven lação normalmente ser regulada involuntariamente peloscentros nervosos respiratórios, pode-se realizar o controle consciente (voluntário) sobre afrequência e a amplitude da ven lação, optando por interromper a ven lação ou por aumentar asua profundidade, por exemplo. Durante o controle voluntário, o córtex motor cerebral enviasinais aos neurônios motores que es mulam os músculos respiratórios, sobrepondo os centrosbulbares. A habilidade de voluntariamente interromper a ven lação é, no entanto, limitada, poisos centros respiratórios automa camente reiniciam a ven lação quando as concentrações deCO2 ngem níveis crí cos (a respiração pode ser inibida voluntariamente por algum tempo, mas

nalmente o controle voluntário é suplantado). O ponto em que a respiração não pode mais serinibida voluntariamente é chamado de ponto de quebra. A quebra é devida ao aumento da PCO2arterial e à queda da PO2 (ver influências de PCO2 e PO2 sobre a ven lação). Isto explica por queas ví mas de afogamento caracteris camente apresentam água nos pulmões.Os indivíduos podem suspender sua respiração por mais tempo depois da remoção dos corposcaro deos. Respirar oxigênio a 100% antes de suspender a respiração eleva a PO2 alveolarinicialmente, de modo que o ponto de quebra é retardado. O mesmo é verdadeiro para ahiperven lação com ar ambiente, porque CO2 é expirado e a PCO2 arterial é mais baixa no início.Fatores re exos parecem in uenciar o ponto de quebra, pois indivíduos que suspendem suarespiração tanto tempo quanto possível e depois respiram uma mistura gasosa pobre em O2 erica em CO2, podem suspender sua respiração por um adicional de 20 s ou mais. Fatorespsicológicos também desempenham um papel, e indivíduos podem suspender sua respiração pormais tempo quando são informados que seu desempenho é muito bom, embora realmente nãoseja.

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Os receptores nas vias aéreas e nos pulmões são inervados por bras vagais mielinizadas e nãomielinizadas. As bras não mielinizadas são fibras C (amielínicas, de baixa velocidade decondução). Os receptores inervados por bras mielinizadas são comumente divididos emreceptores de adaptação lenta e receptores de adaptação rápida, com base em se a es mulaçãoleva à descarga prolongada ou transitória em suas bras nervosas aferentes (Tabela no próximoslide). O outro grupo de receptores, presumivelmente, consiste nas terminações das bras C, e édividido em subgrupos pulmonares e brônquicos, com base em sua localização.

Receptores de adaptação lenta e rápida:Os receptores não são capazes de sustentar um potencial receptor por um período prolongado,mesmo se o estímulo for duradouro.Quando um estímulo se inicia, o potencial receptor atinge certa amplitude e logo decresce a umvalor menor, que depois se torna estável. A este fenômeno chamamos adaptação. Estapropriedade dos receptores interfere bastante na capacidade de atuação destes.Os receptores, quanto à adaptação, podem ser divididos em receptores de adaptação lenta, outônicos e receptores de adaptação rápida, ou fásicos.Os receptores de adaptação lenta são aqueles cujo potencial receptor decresce pouco apósatingir a amplitude proporcional ao estímulo, logo se estabilizando, e só cessando no momentoem que o estímulo é interrompido. Esses receptores representam estímulos duradouros , já queo seu potencial receptor decresce pouco, após o início do estímulo, e pode continuar a gerarpotenciais de ação com a permanência do estímulo, detectando assim a persistência doestímulo.Os receptores de adaptação rápida são aqueles cujo potencial receptor decresce muito, erapidamente, após atingir a amplitude máxima da resposta ao estímulo, podendo chegar à zero.Quando um estímulo é aplicado, obtém-se um potencial receptor de certo valor, que logo cessa,com a permanência do estímulo. Quando o estímulo é retirado, ocorre novamente um pico dopotencial receptor, que logo cessa por completo. Esses receptores representam bem a sensaçãodos estímulos vibratórios. Eles respondem apenas no início e no final do estímulo, com picos depotencial receptor que cessam rapidamente. Nos receptores de adaptação rápida não hápotencial receptor no espaço de tempo entre o início e o final do estímulo, não há resposta,portanto, à persistência do estímulo.

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A pleura visceral e as vias aéreas de condução dos pulmões contêm numerososreceptores de es ramento (receptores de adaptação lenta) que são fortementees mulados com a insu ação dos pulmões. Estes receptores, através de aferências donervo vago, sinalizam os centros respiratórios bulbares que, por sua vez, enviamimpulsos inibitórios que cessam a inspiração, determinando o início da expiração. Ochamado re exo de insu ação de Hering-Breuer é um aumento na duração da expiraçãoproduzido por insu ação pulmonar constante, e o re exo de de ação de Hering-Breueré uma diminuição da duração da expiração produzida por de ação acentuada dopulmão. Durante a retração dos pulmões, os receptores de es ramento se tornamsilenciosos e a inspiração inicia novamente. Imagina-se que este re exo (chamado dere exo de insu ação ou reflexo de Hering-Breuer) é mais uma resposta protetora (porprevenir o es ramento excessivo dos pulmões) do que um mecanismo regulatóriobásico.O re exo de insu ação de Hering-Breuer foi primeiro descrito no nal dos anos 1800 emcães anestesiados. Nesses animais, se o volume corrente excede um certo volume, osreceptores de es ramento nos pulmões sinalizam para o tronco encefálico terminar ainspiração. Contudo, este re exo é dificil de demonstrar em humanos adultos e nãoopera durante a respiração em repouso e no esforço leve. Entretanto, estudos realizadosem bebês sugerem que o re exo de insu ação de Hering-Breuer pode ter um papel nalimitação dos seus volumes ven latórios

Relembrando:ADAPTAÇÃO LENTA: Os receptores de adaptação lenta são os que, enquanto o estímuloestiver presente, continuam a transmitir impulsos para o cérebro. Por isso eles mantêmo cérebro constantemente informado sobre a situação corporal e sua relação com omeio ambiente. Esse mecanismo permite que se obtenha uma ideia do tempo deduração do estímulo.

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Como os receptores de adaptação rápida são es mulados por substâncias químicascomo a histamina, eles têm sido chamados de receptores irritantes (ou irrita vos). A

vação de receptores de adaptação rápida na traqueia causa tosse, constriçãobrônquica e secreção de muco, e a vação de receptores de adaptação rápida nopulmão pode produzir hiperpneia.Quando vados, estes receptores se comunicam com os centros respiratórios viaaferências do nervo vago. O acúmulo de muco, substâncias inaladas, como poeira ousubstâncias nocivas do fumo, es mulam receptores irrita vos pulmonares localizadosnos bronquíolos que promovem a constrição re exa das vias aéreas. Os mesmosirritantes estimulam a tosse quando presentes na traqueia ou nos brônquios, e o espirroquando presentes na cavidade nasal.A tosse começa com uma inspiração profunda seguida por expiração forçada contra umaglote fechada. Isto aumenta a pressão intrapleural a 100 mmHg ou mais. A glote então éaberta subitamente, produzindo um efluxo explosivo de ar a 965 km por hora. O espirroé um esforço expiratório semelhante, com uma glote con nuamente aberta. Taisre exos ajudam a expelir substâncias irritantes e a limpar as vias aéreas.Relembrando:ADAPTAÇÃO RÁPIDA: Os receptores que se adaptam de forma rápida reagemfortemente enquanto uma mudança está, na verdade, começando a se desenvolver.Eles só são estimulados quando ocorrem alterações na potência do estímulo. Assim, nocaso do corpúsculo de Paccini, uma pressão súbita aplicada sobre a pele excita essereceptor por alguns milissegundos e em seguida, essa excitação acaba, mesmo que apressão continue. No entanto, esse receptor é capaz de transmitir novamente o sinalquando a pressão é liberada.

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Como as terminações das bras C estão próximas dos vasos pulmonares, elas têm sidochamadas de receptores J (justacapilares). Eles são es mulados por hiperinsu ação dopulmão, mas respondem também à administração intravenosa ou intracardíaca desubstâncias químicas como a capsaicina. A resposta re exa produzida é apneia seguidapor respiração rápida, bradicardia e hipotensão (quimiorreflexo pulmonar). Umaresposta semelhante é produzida por receptores no coração (reflexo de Bezold-Jarischou quimiorreflexo coronariano). O papel siológico deste re exo é incerto, mas eleprovavelmente ocorre em estados patológicos como congestão ou embolia pulmonar,em que ele é provocado por substâncias liberadas por via endógena.

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Experimentos cuidadosamente controlados têm demonstrado que movimentos vos epassivos de ar culações es mulam a respiração, presumivelmente porque impulsos emvias aferentes de proprioceptores em músculos, tendões e ar culações es mulam osneurônios inspiratórios. Este efeito provavelmente ajuda a aumentar a ven laçãodurante o exercício.

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Os ajustes respiratórios durante o exercício são gerados de acordo com a suaintensidade e a sua duração. O trabalho muscular consome grandes quantidades de O2 eproduz enormes quantidades de CO2. Assim, a ven lação pode aumentar de 10 a 20vezes durante o exercício vigoroso. Este aumento da ven lação em resposta àsnecessidades metabólicas é chamado de hiperpneia. Esta situação difere dahiperven lação, pois a hiperpneia não modi ca signi ca vamente os níveis de O2 e CO2no sangue ao contrário da hiperven lação, caracterizada por uma ven lação excessivaque leva a uma redução da PCO2 e alcalose.

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O aumento da ven lação induzido pelo exercício não ocorre pelo aumento da PCO2 epela diminuição da PO2 e do pH no sangue por duas razões. Primeiro, a ven laçãoaumenta abruptamente no início do exercício, seguido por um aumento gradual e, após,

ngindo um estado estacionário. Quando o exercício é interrompido, ocorre umdeclínio inicial pequeno, porém abrupto da frequência respiratória, seguido por umadiminuição gradual até os valores pré-exercício. Segundo, apesar dos níveis venosos dePO2 e PCO2 modi carem, os níveis arteriais permanecem surpreendentementeconstantes durante o exercício. De fato, a PCO2 pode diminuir até valores abaixo donormal e a PO2 pode aumentar ligeiramente devido à e ciência dos ajustesrespiratórios.

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O atual conhecimento sobre os mecanismos que induzem estas observações é escasso,mas a explicação atualmente mais aceita será descrita a seguir.O aumento abrupto na ven lação que ocorre no início do exercício re ete a interação detrês fatores neurais:1. Es mulos psicológicos (a antecipação consciente do exercício).2. Simultânea vação motora cor cal dos músculos esqueléticos e dos centrosrespiratórios.3. Impulsos excitatórios alcançam centros respiratórios a par r dos proprioceptores nosmúsculos, nos tendões e nas ar culações em movimento.

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O aumento gradual subsequente e, após, o platô (estado estacionário) da respiraçãoprovavelmente refletem a taxa de CO2 fornecida aos pulmões (o “fluxo do CO2”). Apequena porém abrupta diminuição da ven lação após o término do exercício re ete ainterrupção dos três fatores neurais listados anteriormente. O subsequente declíniogradual da ven lação até os níveis basais re ete a diminuição do fluxo de CO2 queocorre enquanto o débito de oxigênio está sendo reposto. O aumento dos níveis delactato que contribui para o débito de O2 não ocorre devido a funções respiratóriasinadequadas, pois a razão ven lação alveolar/perfusão pulmonar está adequadadurante o exercício, assim como durante o repouso (a hemoglobina permanececompletamente saturada). O aumento do lactato re ete limitações do débito cardíacoou incapacidade dos músculos esquelé cos de aumentar mais o seu consumo deoxigênio. Dessa forma, a prá ca da inalação de O2 puro através de máscara, realizadapor alguns jogadores de futebol para repor rapidamente o oxigênio depletado, não énecessária. Os atletas sem fôlego têm sim déficit de O2, porém o oxigênio extra não vaiajudar, já que a de ciência é muscular e não pulmonar.

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A maioria das populações vive entre o nível do mar e al tudes de aproximadamente 2.400 m. Nesta faixa, asdiferenças da pressão atmosférica são insu cientes para causar qualquer problema em pessoas saudáveisque passam um curto período em regiões mais altas. No entanto, quando você faz uma rápida incursão alocais com altitudes acima de 2.400 m, onde a densidade do ar e a PO2 são mais baixas, seu corpo respondeapresentando sintomas caracterizados pela doença aguda das montanhas (DAM), com cefaleias, ven laçõescurtas, náusea e tonturas. A DAM é comum em turistas nos resorts de ski, como em Vail, Colorado (2.500m), e em Brian Head, Utah (3.000 m). Em casos severos, podem ocorrer edemas letais no cérebro e nopulmão.Durante a permanência prolongada nas montanhas, o organismo inicia mecanismos de ajuste respiratório ehematopoié co através de respostas adapta vas chamadas de aclimatação. Como previamente explicado, adiminuição da PO2 arterial faz com que os quimiorreceptores periféricos sejam mais responsivos aoaumento da PCO2, e importantes declínios da PO2 es mulam diretamente os quimiorreceptores periféricos.Como consequência, a ven lação aumenta pela tenta va do sistema nervoso de restaurar as trocas gasosasaos níveis anteriores. Dentro de alguns dias, o volume-minuto respiratório estabiliza com 2 a 3 L/min acimado veri cado no nível do mar (nível do mar= ~6L/min considerando 12 ventilações/min; então, naadaptação prolongada, estabiliza com 8-9 L/min). Como o aumento da ven lação também reduz os níveisde CO2 arterial, a PCO2 dos indivíduos em grandes al tudes está abaixo de 40 mmHg (valores no nível domar).Como menores quantidades de O2 estão disponíveis para se ligarem com a Hb, em grandes al tudes osníveis de saturação da Hb se encontram abaixo do normal. Por exemplo, em aproximadamente 5.800 macima do nível do mar, a saturação de O2 do sangue arterial é somente 67% (comparado comaproximadamente 98% no nível do mar). Contudo, como a hemoglobina libera apenas 20 a 25% do seuoxigênio no nível do mar, signi ca que mesmo em situações de baixas saturações as necessidades teciduaisainda se encontram supridas em condições de repouso. Além disto, em grandes altitudes, a afinidade dahemoglobina pelo O2 está reduzida devido ao aumento da concentração de BPG (2,3-difosfoglicerato ou2,3-bifosfoglicerato), o que implica em liberação de maiores quantidades de O2 aos tecidos durante cadaciclo circulatório.Apesar de os tecidos receberem quan dades de oxigênio adequadas sob condições basais em grandesal tudes, alguns problemas podem surgir quando esforços excessivos são exigidos do sistema circulatório erespiratório (como percebido pelos atletas dos Jogos Olímpicos em 1968 na alta Cidade do México, a 2.250m). A não ser que uma perfeita aclimatação seja realizada, tais condições praticamente determinam umahipoxia severa nos tecidos corporais.Quando os níveis de O2 no sangue diminuem, os rins aceleram a produção de eritropoietina, es mulando aprodução de eritrócitos pela medula óssea. Esta fase da aclimatação ocorre lentamente e fornece umacompensação a longo prazo durante a permanência prolongada em grandes altitudes.

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O sistema respiratório é par cularmente vulnerável às doenças infecciosas, pois estáamplamente exposto aos patógenos presentes no ar. Muitas situações in amatórias,como a rinite e a laringite, foram consideradas anteriormente nas aulas. Assim, umamaior atenção deve ser conferida às doenças mais incapacitantes, como doençapulmonar obstrutiva crônica (DPOC), asma, pneumonia, tuberculose, câncer pulmonar eoutras doenças trabalhadas nos casos clínicos e seminários.

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