O sistema respiratório humano consiste no trato respiratório (superior e inferior) e nos pulmões. O sistema respiratório é responsável pelas trocas gasosas entre o organismo e o meio ambiente. Como é construído o sistema respiratório e como ele funciona?

O sistema respiratório humanosupostamente permite a respiração - o processo de troca gasosa, ou seja, oxigênio e dióxido de carbono, entre o organismo e o meio ambiente. Cada célula do nosso corpo precisa de oxigênio para funcionar corretamente e gerar energia. O processo respiratório é dividido em:

  • respiração externa - fornecimento de oxigênio para as células
  • respiração interna - intracelular

A respiração externa ocorre devido à sincronização do sistema respiratório com os centros nervosos e é dividida em vários processos:

  • ventilação pulmonar
  • difusão gasosa entre o ar alveolar e o sangue
  • transporte de gases pelo sangue
  • difusão gasosa entre sangue e células

Estrutura do sistema respiratório

O trato respiratório consiste em:

  • trato respiratório superior , ou seja: cavidade nasal ( cavum nasz ) e garganta ( faringe)
  • trato respiratório inferior : laringe ( laringe ), traqueia ( traqueia ), brônquios ( brônquios ) - direito e esquerdo, que são divididos em ramos menores, e os menores se transformam em bronquíolos ( bronquíolos )

A parte final da via aérea leva aos alvéolos ( alveoli pulmonales ). O ar inalado que passa pelo trato respiratório é limpo de poeira, bactérias e outras pequenas impurezas, hidratado e aquecido. Por outro lado, a estrutura dos brônquios, ao combinar elementos cartilaginosos, elásticos e musculares lisos, permite a regulação do seu diâmetro. A garganta é onde os sistemas respiratório e digestivo se cruzam. Por esta razão, ao engolir, a respiração pára e a via aérea se fecha pela epiglote.

  • pulmões- órgãos pareados localizados no tórax.

Em termos anatômicos e funcionais, os pulmões são divididos em lobos (o pulmão esquerdo em dois lobos e o direito em três), os lobos são ainda divididos em segmentos, segmentos em lóbulos e lóbulos em aglomerados.

Eles envolvem cada pulmãoduas camadas de tecido conjuntivo - pleura parietal ( pleura parietalis ) e pleura pulmonar ( pleura pulmonalis ). Entre elas está a cavidade pleural ( cavum pleurae ), e o fluido nela contido permite que o pulmão coberto pela pleura pulmonar adira à pleura parietal fundida com a parede interna do tórax. No local onde os brônquios penetram nos pulmões, existem cavidades pulmonares, nas quais, junto aos brônquios, também artérias e veias pulmonares.

Ventilação pulmonar

A essência da ventilação é atrair o ar atmosférico para os alvéolos. Como o ar sempre flui da pressão mais alta para a pressão mais baixa, os músculos certos estão envolvidos em cada inspiração e expiração, permitindo o movimento de sucção e pressão do tórax.

Ao final da expiração, a pressão nos alvéolos é igual à pressão atmosférica, mas ao aspirar o ar, o diafragma ( diafragma ) e os músculos intercostais externos (musculi intercostales) contrair externi ), isso aumenta o volume do tórax e cria um vácuo que suga o ar.

Quando a demanda de ventilação aumenta, músculos inspiratórios adicionais são ativados: os músculos esternocleidomastóideos ( musculi sternocleidomastoidei ), músculos peitorais menores ( musculi pectorales minores), músculos dentados anteriores ( musculi serrati anterior ), músculos trapézio ( musculi trapezii ), alavancas da escápula ( musculi levatores scapulae ), músculos do paralelogramo maior e menor ( musculi rhomboidei maior et minores ) e músculos inclinados ( musculi scaleni )

O próximo passo é expirar. Começa quando os músculos inspiratórios relaxam no pico da inspiração. Geralmente este é um processo passivo, pois as forças geradas pelos elementos elásticos esticados no tecido pulmonar são suficientes para que o tórax diminua de volume. A pressão alveolar aumenta acima da pressão atmosférica e a diferença de pressão resultante remove o ar para o exterior.

A situação é ligeiramente diferente ao expirar com força. Lidamos com isso quando o ritmo respiratório é lento, quando a expiração exige a superação da resistência respiratória aumentada, por exemplo, em algumas doenças pulmonares, mas também na atividade fonatória, especialmente ao cantar ou tocar instrumentos de sopro. Os motoneurônios dos músculos expiratórios são estimulados, que incluem: os músculos intercostaismúsculos internos ( musculi intercostales interni ) e os músculos da parede abdominal anterior, especialmente os músculos retos abdominais ( musculi recti abdominis ).

Frequência Respiratória

A frequência respiratória é altamente variável e depende de muitos fatores diferentes. Um adulto em repouso deve respirar 7-20 vezes por minuto. Os fatores que levam a um aumento na taxa de respiração, chamado profissionalmente de taquipnéia, incluem exercícios, condições pulmonares e desconforto respiratório extrapulmonar. Por outro lado, a bradipneia, ou seja, uma diminuição significativa no número de respirações, pode resultar de doenças neurológicas ou efeitos colaterais centrais de drogas narcóticas. As crianças diferem dos adultos neste aspecto: quanto menor a criança, maior a frequência respiratória fisiológica.

Volumes e capacidades pulmonares

  • TLC (capacidade pulmonar total) -capacidade pulmonar total- volume que está nos pulmões após a inspiração mais profunda
  • IC -capacidade inspiratória- puxada para os pulmões durante a inspiração mais profunda após uma expiração calma
  • IRV (volume de reserva inspiratório) -volume de reserva inspiratório- puxado para dentro dos pulmões durante a inspiração máxima no pico da inspiração livre
  • TV (volume corrente) -volume corrente- inspirado e expirado livremente ao inspirar e expirar
  • CRF -capacidade funcional residual- permanece nos pulmões após expiração calma
  • ERV (volume de reserva expiratório) -volume de reserva expiratório- removido dos pulmões durante a expiração máxima após inspiração livre
  • RV (volume residual) -volume residual- sempre permanece nos pulmões durante a expiração máxima
  • VC (capacidade vital) -capacidade vital- removido dos pulmões após inspiração máxima durante a expiração máxima
  • IVC (capacidade vital inspiratória) -capacidade vital inspiratória- puxada para os pulmões após a expiração mais profunda na inspiração máxima; pode ser ligeiramente maior que VC porque no momento da expiração máxima seguida pela inspiração máxima, os condutores alveolares se fecham antes que o ar que enche as bolhas seja removido

Durante a inspiração livre, o volume corrente é de 500 mL. No entanto, nem todo esse volume chega aos alvéolos. Cerca de 150 ml enchem o trato respiratório, que não tem condições de trocas gasosas entre o ar e o sangue, ou seja, cavidade nasal, faringe, laringe, traqueia, brônquios e bronquíolos. Isso é chamado espaço morto respiratório anatômico. Os 350 mL restantes são misturados comcom o ar constituindo a capacidade residual funcional, é simultaneamente aquecido e saturado com vapor de água. Nos alvéolos, novamente, nem todo o ar é gasoso. Nos capilares das paredes de alguns alvéolos, o sangue não flui ou não flui o suficiente para usar todo o ar para as trocas gasosas. Este é o espaço morto respiratório fisiológico e é pequeno em pessoas saudáveis. Infelizmente, pode aumentar significativamente em estados de doença.

A frequência respiratória média em repouso é de 16 por minuto, e o volume corrente é de 500 mL, multiplicando esses dois valores, temos a ventilação pulmonar. Disto resulta que cerca de 8 litros de ar são inalados e exalados por minuto. Durante respirações rápidas e profundas, o valor pode aumentar significativamente, até de uma dúzia a vinte vezes.

Todos esses parâmetros complicados: capacidades e volumes foram introduzidos não apenas para nos confundir, mas têm uma aplicação importante no diagnóstico de doenças pulmonares. Existe um teste - espirometria que mede: VC, FEV1, FEV1/VC, FVC, IC, TV, ERV e IRV. É essencial para o diagnóstico e acompanhamento de doenças como asma e DPOC.

Difusão gasosa entre o ar alveolar e o sangue

A estrutura básica que compõe os pulmões são os alvéolos. Existem cerca de 300-500 milhões deles, cada um com diâmetro de 0,15 a 0,6 mm, e sua área total é de 50 a 90 m².

As paredes dos alvéolos são constituídas por um epitélio fino, plano e de camada única. Além das células que compõem o epitélio, os folículos contêm dois outros tipos de células: os macrófagos (células intestinais) e também as células foliculares do tipo II que produzem o surfactante. É uma mistura de proteínas, fosfolipídios e carboidratos produzidos a partir de ácidos graxos no sangue. O surfactante, ao reduzir a tensão superficial, evita que os alvéolos grudem e reduz as forças necessárias para alongar os pulmões. Do lado de fora, as vesículas são cobertas por uma rede de capilares. Os capilares que entram nos alvéolos transportam sangue rico em dióxido de carbono, água, mas com uma pequena quantidade de oxigênio. Em contraste, no ar alveolar, a pressão parcial de oxigênio é alta e a de dióxido de carbono é baixa. A difusão de gás segue um gradiente de pressão de partículas de gás, de modo que os eritrócitos capilares capturam o oxigênio do ar e se livram do dióxido de carbono. As moléculas de gás devem passar através da parede alveolar e da parede capilar, e mais precisamente através de: uma camada de fluido que cobre a superfície alveolar, epitélio alveolar, membrana basal e endotéliocapilares.

Transporte de gases pelo sangue

  • transporte de oxigênio

O oxigênio primeiro se dissolve fisicamente no plasma, mas depois se difunde através do envelope para os eritrócitos, onde se liga à hemoglobina para formar oxiemoglobina (hemoglobina oxigenada). A hemoglobina desempenha um papel muito importante no transporte de oxigênio, pois cada uma de suas moléculas se combina com 4 moléculas de oxigênio, aumentando assim a capacidade do sangue de transportar oxigênio em até 70 vezes. A quantidade de oxigênio transportado dissolvido no plasma é tão pequena que é irrelevante para a respiração. Graças ao sistema circulatório, o sangue saturado de oxigênio chega a todas as células do corpo.

  • transporte de dióxido de carbono

O dióxido de carbono tecidual entra nos capilares e é transportado para os pulmões:

  • ok. 6% dissolvido fisicamente no plasma e no citoplasma dos eritrócitos
  • ok. 6% ligado a grupos amino livres de proteínas plasmáticas e hemoglobina (como carbamatos)
  • maioria, ou seja, aproximadamente 88% como íons HCO3- ligados pelo sistema tampão bicarbonato do plasma e eritrócitos

Difusão gasosa entre sangue e células

Nos tecidos, as moléculas de gás voltam a penetrar no gradiente de elasticidade: o oxigênio liberado da hemoglobina se difunde nos tecidos, enquanto o dióxido de carbono se difunde na direção oposta - das células para o plasma. Devido às diferenças na demanda de oxigênio de diferentes tecidos, também existem diferenças na tensão de oxigênio. Em tecidos com metabolismo intenso, a tensão de oxigênio é baixa, então eles consomem mais oxigênio, enquanto o sangue venoso drenado contém menos oxigênio e mais dióxido de carbono. A diferença arteriovenosa no conteúdo de oxigênio é um parâmetro que determina o grau de consumo de oxigênio pelos tecidos. Cada tecido é suprido com sangue arterial com o mesmo conteúdo de oxigênio, enquanto o sangue venoso pode conter mais ou menos dele.

Respiração interior

A respiração no nível celular é um processo bioquímico de vários estágios que envolve a oxidação de compostos orgânicos que produzem energia biologicamente útil. É um processo fundamental que continua mesmo quando outros processos metabólicos são interrompidos (processos anaeróbicos alternativos são ineficientes e de importância limitada).

O papel fundamental é desempenhado pelas mitocôndrias - organelas celulares, que recebem moléculas de oxigênio que se difundem dentro da célula. Todas as enzimas do Ciclo de Krebs (também conhecido como ciclo do ácido tricarboxílico) estão localizadas na membrana externa da mitocôndria, enquanto as enzimas da cadeia estão localizadas na membrana interna.

No ciclo de Krebs, os metabólitos de açúcar, proteína e gordura são oxidados a dióxido de carbono e água com a liberação de átomos de hidrogênio livres ou elétrons livres. Mais adiante na cadeia respiratória - o último estágio da respiração intracelular - através da transferência de elétrons e prótons para transportadores sucessivos, são sintetizados compostos de fósforo de alta energia. O mais importante deles é o ATP, ou seja, a adenosina-5'-trifosfato, um transportador universal de energia química usada no metabolismo celular. É consumido por inúmeras enzimas em processos como biossíntese, movimento e divisão celular. O processamento de ATP nos organismos vivos é contínuo e estima-se que a cada dia o homem converte a quantidade de ATP comparável ao seu peso corporal.

Regulagem da respiração

Na medula está o centro respiratório que regula a frequência e a profundidade da respiração. Consiste em dois centros com funções opostas, construídos por dois tipos de neurônios. Ambos estão localizados dentro da formação reticular. No núcleo solitário e na parte anterior do nervo vago posterior-ambíguo está o centro inspiratório, que envia impulsos nervosos para a medula espinhal, para os neurônios motores dos músculos inspiratórios. Por outro lado, no núcleo ambíguo do nervo vago e na parte posterior do núcleo ambíguo posterior do nervo vago, encontra-se o centro expiratório, que estimula os neurônios motores da musculatura expiratória.

Os neurônios do centro de inspiração enviam uma explosão de impulsos nervosos várias vezes por minuto, que seguem o ramo que desce para os neurônios motores na medula espinhal e ao mesmo tempo o ramo axônico que sobe para os neurônios do reticular formação da ponte. Há um centro pneumotáxico que inibe o centro inspiratório por 1-2 segundos e, em seguida, o centro inspiratório estimula novamente. Devido aos sucessivos períodos de estimulação e inibição do centro inspiratório, é assegurada a ritmicidade das respirações. O centro inspiratório é regulado por impulsos nervosos que surgem em:

  • quimiorreceptores dos lobos cervical e aórtico, que reagem ao aumento da concentração de dióxido de carbono, concentração de íons hidrogênio ou diminuição significativa da concentração de oxigênio no sangue arterial; os impulsos dos coágulos aórticos viajam pelos nervos glossofaríngeo e vago. e o efeito é a aceleração e aprofundamento das inalações
  • interorreceptores do tecido pulmonar e propriorreceptores torácicos;
  • Os mecanorreceptores de inflação estão localizados entre os músculos lisos brônquicos, são estimulados pelo estiramento do tecido pulmonar, que desencadeia a expiração; em seguida, reduzindo o estiramento do tecido pulmonar na expiração, ativa outros mecanorreceptores desta vezos deflacionários que desencadeiam a inalação; Esse fenômeno é chamado de reflexos de Hering-Breuer;
  • A configuração inspiratória ou expiratória do tórax irrita os respectivos proprioreceptores e modifica a frequência e a profundidade da respiração: quanto mais fundo você inspira, mais fundo você expira;
  • centros dos níveis superiores do cérebro: córtex, sistema límbico, centro de termorregulação no hipotálamo

Categoria:

Sistema respiratório