Fisiologia | Sistema Respiratório

A respiração mecânica, processo que tem como objetivo a captura e distribuição de oxigênio pelo corpo, além de viabilizar a eliminação de gás carbônico. A compreensão dos mecanismos que regem a eliminação e aquisição de gases da respiração é de fundamental importância para a manutenção da vida.

Primeiramente, vamos diferenciar a respiração mecânica do processo metabólico que ocorre nas mitocôndrias. Nessas organelas, o que temos são reações bioquímicas do metabolismo energético que objetivam a produção de ATPs, ou seja, energia química. A respiração mecânica, por sua vez, é um processo que objetiva a captura de oxigênio (O2) atmosférico e a eliminação do gás carbônico (CO2) tecidual. Isso é feito por meio da inspiração e da expiração, respectivamente.

Para que o ar entre pela cavidade nasal e chegue até os pulmões, um trabalho conjunto de diferentes órgãos é necessário. A inspiração e a expiração dependem do funcionamento conjunto das costelas, músculos intercostais e do diafragma, além é claro, das vias aéreas que irão conduzir a passagem do ar.

Os músculos intercostais estão localizados entre as costelas, fixados à elas. A contração desses músculos, juntamente com a contração do diafragma, promove a expansão da caixa torácica, o que torna a pressão interna menor do que a externa e, desta forma, ocorre a entrada de ar para os pulmões, a inspiração. Em contrapartida, o relaxamento dos músculos intercostais e do diafragma promove a redução da caixa torácica, o que aumenta a pressão interna, expulsando assim, o ar dos pulmões, a expiração.

Para que o transporte de gases funcione perfeitamente no organismo, diversas estruturas são necessárias. A primeira delas é a cavidade nasal, que possui como função básica a filtração, o aquecimento e o umedecimento do ar.



Figura 1 - Anatomia da cavidade nasal, faringe e laringe.

A filtração do ar é realizada por meio dos pelos e da mucosa presentes na cavidade nasal. Os pelos promovem a retenção de grandes partículas de impurezas, enquanto a mucosa captura pequenas partículas. A mucosa é uma secreção produzida a partir do epitélio glandular da cavidade nasal, sendo responsável pela retenção de microrganismos patogênicos, como: esporos de fungos, bactérias e vírus.

O aquecimento e umedecimento do ar são importantes para a otimização das trocas gasosas que ocorrerá nos pulmões, pois melhoram a difusão dos gases. Contudo, antes que isso aconteça, o ar deve passar da cavidade nasal para a faringe e, depois, para a laringe. Em seguida, o ar é direcionado para a traquéia, um tubo cartilaginoso formado por anéis que irá conduzir o ar para os pulmões. Esse anéis evitam o colapso estrutural da traquéia, o que poderia causar o fechamento das vias aéreas.

A faringe está subdividida em três: Nasofaringe, Orofaringe e Laringofaringe/Hipofaringe. A nasofaringe é a porção superior, conectada à cavidade nasal. A orofaringe se comunica com a cavidade bucal e a laringofaringe, por sua vez, é a parte inferior, cuja a abertura de entrada (glote) é protegida por uma estrutura de cartilagem localizada na base da língua, a epiglote. Durante a deglutição, a língua se movimenta para trás, fazendo com que a epiglote cubra a glote e, assim, evite a entrada de alimento nas vias aéreas. É na laringe onde estão localizadas as pregas vocais.



Figura 2 - Visão frontal das pregas vocais.


Durante a respiração, as pregas vocais ficam afastadas, para permitir a entrada e saída do ar. Durante a fala, as pregas se aproximam, controlando a passagem de ar para, assim, produzir os sons. A produção dos sons depende também da contração de músculos da cavidade bucal, além da interação entre língua, dentes e lábios.

Passando pela laringe, o ar chega à traquéia. Esse órgão tubular se divide em dois ramos, os brônquios, um que leva para o pulmão esquerdo e outro que leva para o direito. À medida que se aproxima dos pulmões, os brônquios se dividem mais e mais, algo em torno de 20 vezes, formando assim, os bronquíolos. Essas subdivisões propiciam uma rápida distribuição do ar no interior dos pulmões. Ao final de cada bronquíolo, existem os alvéolos pulmonares, estruturas acinares, em forma de saco, onde irão ocorrer as trocas gasosas.



Figura 3 - Laringe, traqueia e brônquios.


Cada pulmão possui cerca de 150 milhões de alvéolos. Essas pequenas estruturas saculiformes possuem parede finas e formadas por células achatadas, o que permite uma rápida difusão dos gases da respiração. Contudo, para que essas trocas gasosas (hematose) ocorram, é necessária uma grande rede de capilares, vasos sanguíneos finíssimos. Esses capilares envolvem os alvéolos para que, a partir dessa interação, ocorra a hematose.

O ar que chega aos alvéolos possui uma alta concentração de O2, enquanto o sangue que chega aos pulmões, possui uma alta concentração de CO2. Essa diferença de concentração faz com que o O2 e o CO2 se difundam para o sangue e para os alvéolos, respectivamente. Em outras palavras, o O2 dos alvéolos passa para o sangue e o CO2 do sangue passa para os alvéolos.



Figura 4 - Estruturas do sistema respiratório.


O transporte de gases da respiração ocorre de forma bem estruturada. Todos o O2 capturado à nível pulmonar é transportado para os tecidos ligados à hemoglobina (Hb), pigmento respiratório no interior das hemácias. A união entre O2 e Hb dá origem à oxihemoglobina. 

No que diz respeito ao CO2, existem três vias de transporte. De todo o CO2 produzido pelos tecidos, aproximadamente 7% dele é transportado dissolvido no plasma sanguíneo. Outros 23% são transportados ligados à Hb, formando a carbohemoglobina. A maior parte do CO2 é transportado na forma de íons bicarbonato (HCO3-), o que representam aproximadamente 70% de todo o CO2 produzido.

Dentro das hemácias, o CO2 se une com H2O formando o ácido carbônico (H2CO3) que ioniza em seguida, dando origem ao íon bicarbonato e à um próton (H+). Esse processo ocorre à nível tecidual, enquanto a reação inversa, ocorre a nível pulmonar, fornecendo o CO2 que será eliminado na expiração . Essa reação reversível é mediada por uma enzima, a anidrase carbônica. 


Figura 5 - Atuação da enzima anidrase carbônica.
(Fonte: Life - The Science of Biology. 7ª Ed., 2004).


Nos tecidos, o O2 trazido pela hemoglobina é utilizado no metabolismo energético das mitocôndrias, processo conhecido como respiração celular aeróbia. Nos pulmões, o CO2 oriundo dos tecidos é eliminado do corpo por meio da expiração, percorrendo de forma inversa as vias respiratórias citadas anteriormente.

Fibrose Cística

Doença hereditária que afeta as glândulas produtoras de muco, suor e digestivas, fazendo com que esses fluidos corporais fiquem espessos. Nos pulmões, os fluidos se aderem aos bronquíolos dificultando a passagem do ar, além de causar tosse e infecções recorrentes. Tendo em vista ser uma doença crônica com risco de morte, o tratamento consiste no alívio dos sintomas.


Referências Bibliográficas

Hall, John E. Tratado de Fisiologia Médica. 12ª ed. Elsevier: Rio de Janeiro, 2011.

PAULSEN, F.; WASCHKE, J. Sobotta: Atlas de Anatomia Humana. 21ª Ed. Guanabara Koogan S.A: Rio de Janeiro, 2000

AMABIS, J.M.; MARTHO, G.R. Biologia: biologia dos organismos. 3ª Ed., vol. 2. Moderna: São Paulo, 2009.

JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Histologia Básica. 10ª Ed. Guanabara Koogan: Rio de Janeiro (RJ), 2004

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