Anatomofisiologia do sistema respiratório

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Convite ao estudo

Nesta primeira Unidade, iniciaremos nosso estudo pelos sistemas respiratório e digestório. Estudaremos em detalhes as partes anatômicas desses dois sistemas, além de compreender seu funcionamento, o que servirá de suporte para você entender como nosso corpo funciona em movimento.
Assim, para exemplificar melhor um dos temas abordados nesta Unidade, refletiremos sobre a situação de temor mundial que estamos vivendo atualmente despertada pela COVID-19, uma doença que pode causar, dentre outros sintomas, a dificuldade respiratória. Seria possível você entender onde ocorre o bloqueio que causa a falta de ar? Nesta Unidade você conhecerá as estruturas envolvidas no processo da respiração e suas funções. E você sabia que a prática de atividade física pode melhorar a capacidade pulmonar? Um grupo de pesquisadores demostrou que a atividade física diminui a prevalência de hospitalização associada à COVID-19 (SOUZA et al., 2020). Ficou curioso em estudar mais sobre o assunto? 
Para você aprender sobre como o sistema respiratório funciona, estudaremos todas suas estruturas; como ocorre a mecânica da ventilação pulmonar; de que modo acontecem as trocas gasosas; como os gases são transportados pelo corpo; qual o mecanismo de controle da respiração; qual a relação dos volumes e das capacidades pulmonares; e, ainda, quais as principais doenças que afetam o sistema respiratório.
A escolha de cada tópico abordado para o estudo do sistema respiratório trará a você o entendimento de como o corpo humano funciona e quais estruturas estão envolvidas no seu perfeito funcionamento, esteja o indivíduo em repouso ou praticando atividade física. 
Além disso, para o estudo do sistema digestório – que também será abordado nesta Unidade – precisamos mencionar todas as estruturas que o compõem; entender como ocorrem a deglutição e a motilidade do trato gastrointestinal; como acontece a digestão e a absorção intestinal; e, então, quais as principais doenças relacionadas ao sistema digestório.
De fato, as doenças que afetam esses sistemas desperta-nos a curiosidade de aprender sobre o funcionamento do corpo humano e quais são suas limitações.

Praticar para aprender

Nesta Seção daremos início ao estudo do sistema respiratório. Como etapa inicial, compreenderemos a divisão funcional do sistema respiratório, conhecendo as estruturas da parte condutora e da parte respiratória. Além disso, você será convidado a entender, de forma prática, como esse sistema pode se alterar durante diferentes tipos de exercício físico.
Você talvez já tenha escutado que os pulmões são a fonte de fornecimento de oxigênio (O₂) para nosso corpo e que são eles que removem o dióxido de carbono (CO₂) do corpo. E o que acontece durante o exercício físico? À medida que nos movimentamos no decorrer da atividade física, recrutamos mais músculos para executar o movimento. Nosso organismo, então, vai utilizar cada vez mais oxigênio e gerar mais dióxido de carbono para ser eliminado. Por essa razão, ao longo do exercício físico, aumentamos nossa respiração para suprir a demanda do nosso corpo. 
Sendo assim, o estudo do sistema respiratório se torna ainda mais interessante quando pensamos nas diversas maneiras que podemos alterar os padrões respiratórios, seja em repouso ou nas diversas fases do exercício físico.
Imagine que você é professor de Educação Física em uma academia de ginástica e vai ministrar uma aula dinâmica de circuito para uma turma de oito alunos. Então, você começa a separar os materiais e a montar os circuitos e decide que é melhor separar os alunos em dois grupos. Cada grupo vai realizar os exercícios passando por alguns obstáculos. Durante a aula, um dos alunos se desequilibra, cai sobre um dos objetos que faz parte do circuito e grita de dor, colocando as mãos sobre a caixa torácica.
Você corre para entender o que aconteceu e tenta acalmar o aluno para poder avaliar a situação e ele começa a se queixar de falta de ar e muita dor no tórax e abdome. Em seguida, você tenta apalpar a região e percebe um afundamento das costelas do lado esquerdo.
Nesse momento, você tenta entender o que pode estar acontecendo dentro do corpo do seu aluno. O que será que o afundamento das costelas pode ter causado? E por que o aluno não consegue realizar a respiração completa? O que você pode fazer para ajudar seu aluno.

conceito-chave

O sistema respiratório apresenta duas divisões que se completam: parte superior e inferior, de acordo com suas estruturas, e parte condutora e respiratória, devido à sua funcionalidade. As principais funções desse sistema são aquecer, umedecer e filtrar o ar, emitir som e, principalmente, realizar a troca gasosa. 
A parte condutora do sistema respiratório inclui nariz, faringe, laringe, traqueia, brônquios e bronquíolos (Figura 1.1), e a parte respiratória se consiste nos alvéolos (Figura 1.2). A seguir, vamos conhecer cada uma dessas estruturas e como elas desempenham um papel importante no sistema.
NARIZ: o local de entrada de ar no sistema respiratório é pelo nariz, que é dividido em parte externa e interna. A primeira é coberta com pele e sustentada pelos ossos nasais e cartilagens flexíveis, das quais uma delas forma o septo do nariz, que separa a cavidade do nariz em duas câmaras, direita e esquerda.
A cavidade nasal compõe a parte interna do nariz. A parte anterior desta cavidade é composta pelas narinas, por onde o ar entra. Essa região é revestida por um epitélio estratificado pavimentoso, onde estão localizados os pêlos nasais, chamados vibrissas, que filtram partículas de poeira e evitam que sejam inaladas.
FARINGE: a faringe é um órgão que tem uma extensão de aproximadamente 13 cm. Ela pertence a dois sistemas, o respiratório e o digestório. De fato, podemos observar que a faringe conecta a cavidade nasal e oral à laringe e esôfago. 
A parede externa da faringe é sustentada por um músculo estriado esquelético e é revestida por uma mucosa. A faringe se divide em três partes, e em cada uma delas podemos encontrar estruturas com funções distintas. A parte nasal da faringe é o local por onde passa somente o ar – podemos observar a úvula palatina ao final do palato mole, estrutura importante para impedir que alimentos invadam a cavidade nasal. Já a parte oral da faringe é um local em que alimentos e líquidos deglutidos – e o ar – passam. Podemos observar um par de tonsilas palatinas e tonsilas linguais, que são órgãos pertencentes ao sistema linfático. E, por fim, a parte laríngea da faringe, que conduz o ar para a laringe e os alimentos e líquidos para o esôfago.
LARINGE: a laringe conecta a parte laríngea da faringe com a traqueia. Possui como função principal impedir que alimentos ou líquidos entrem na traqueia e permitir que o ar chegue até os pulmões.
É composta por nove cartilagens. A maior delas se chama cartilagem tireóidea e possui uma proeminência conhecida como “pomo de Adão” que pode ser palpada no pescoço e é muito mais visível nos homens do que nas mulheres. A cartilagem epiglote, que desempenha um papel protetor das vias aéreas, possui a flexibilidade de, durante a deglutição, fechar a laringe para que alimentos e líquidos possam entrar no esôfago e, durante a respiração, se abrir para a passagem do ar. 
Além disso, é na laringe que se encontram as cordas vocais, que vibram com a passagem do ar, produzindo sons.
TRAQUEIA: a traqueia mede, em média, 12 cm. Ela liga a laringe ao brônquio principal. É composta de cartilagem hialina em formato de C, que possibilita manter a via aérea sempre aberta. De forma intrigante, a traqueia é revestida por epitélio pseudoestratificado colunar ciliado que contém numerosas células que secretam muco. Estes cílios se movimentam carregando as partículas estranhas e muco excessivo para fora da traqueia, levando estas partículas até a faringe, onde podem ser deglutidas.
E então, a traqueia se bifurca para formar os brônquios principais direito e esquerdo que irão penetrar nos pulmões, e essa cartilagem da bifurcação recebe o nome de carina.
BRÔNQUIOS: os brônquios principais ou primários direito e esquerdo são provenientes da bifurcação da traqueia, penetram nos pulmões e, então, se ramificam em tubos menores denominados brônquios lobares ou secundários por se dividirem para cada lobo do pulmão. Eles se ramificam em brônquios segmentares ou terciários, que, por fim, se ramificam várias vezes até formar os bronquíolos.
BRONQUÍOLOS: os bronquíolos continuam a se ramificar até formar os bronquíolos terminais, que dão origem aos bronquíolos respiratórios e que vão se fragmentar em diversos ductos alveolares.

ALVÉOLOS: os ductos alveolares se abrem formando os alvéolos pulmonares, que se agrupam em os sacos alveolares (Figura 1.2). Os alvéolos são revestidos por um epitélio pavimentoso simples e não possuem músculo liso. Neles ocorrem as trocas gasosas. Por esse motivo, nas paredes dos alvéolos encontra-se uma complexa rede de vasos capilares. Nesse sentido, as paredes dos alvéolos são constituídas por células alveolares (Figura 1.5) denominadas pneumócito tipo I e pneumócito tipo II. 
Os pneumócitos tipo I são mais finos e, devido à essa característica, favorece a difusão dos gases. Já os pneumócitos tipo II são mais espessos e secretam uma substância conhecida como surfactante, extremamente importante para manter os alvéolos abertos.
Além disso, nas paredes dos alvéolos encontram-se os macrófagos, célula de defesa que remove as partículas de poeira presentes nos alvéolos.

PULMÕES: os pulmões são divididos em direito e esquerdo (Figura 1.1), estão localizados na cavidade torácica, onde ficam dispostos desde o diafragma até um pouco acima das clavículas e são circundados anterior e posteriormente pelas costelas. Além disso, os pulmões ficam separados um do outro pelo coração e o mediastino. A parte do pulmão situada superiormente é chamada de ápice, e a parte inferior é a base.
O pulmão esquerdo é um pouco menor do que o direito, isso se dá pelo fato de o coração invadir uma parte, formando a impressão cardíaca. Nesse sentido, o pulmão esquerdo se divide apenas em dois lobos (superior e inferior) separados pela fissura oblíqua. No entanto, o pulmão direito se divide em três lobos (superior, médio e inferior) e possui duas fissuras (horizontal e oblíqua) (ver Figura 1.3).
Cada lobo do pulmão é dividido em lóbulos que contêm os alvéolos pulmonares. Estas divisões lobulares do pulmão formam os segmentos broncopulmonares. Cada segmento tem seu próprio suprimento sanguíneo. Assim, se houver alteração em um dos segmentos, este pode ser removido cirurgicamente sem o comprometimento dos demais.
PLEURA: os pulmões e a cavidade torácica são envolvidos por uma membrana serosa chamada pleura. A pleura possui duas porções: a pleura visceral, que adere na superfície externa dos pulmões, e a pleura parietal, que reveste as paredes da cavidade torácica (Figura 1.3). Entre as duas porções da pleura existe uma cavidade pleural que é preenchida pelo líquido pleural.
O líquido pleural é secretado pela pleura e tem a função de reduzir o atrito das duas porções durante os movimentos causado pela respiração.

MECÂNICA DA VENTILAÇÃO: a ventilação pulmonar ou respiração envolve o movimento do tórax para que o ar entre e saia dos pulmões – aproximadamente 500 ml de ar entra e sai dos pulmões em cada respiração. A flexibilidade da cavidade torácica é muito importante para o movimento da respiração. As paredes laterais da caixa torácica são flexíveis pelo fato de a maioria das costelas estarem ligadas ao osso esterno pelas cartilagens costais elásticas, e devido ao músculo diafragma que fica localizado no assoalho dessa cavidade.
A respiração acontece devido à diferença de pressão entre a atmosfera e os pulmões. Ela é composta por duas fases, inspiração e expiração (Figura 1.4). A inspiração ocorre quando a pressão do ar no interior dos pulmões é menor do que a pressão atmosférica. Já a expiração acontece quando a pressão do ar no interior dos pulmões é maior do que a pressão atmosférica.
Durante uma inspiração de repouso, o tamanho da cavidade torácica aumenta devido à contração do músculo diafragma, causando o seu achatamento, além da contração dos músculos intercostais externos e a porção intercondral dos músculos intercostais internos que puxam as costelas para cima. Porém, quando se faz uma inspiração forçada ou profunda, ocorre o recrutamento dos músculos escalenos e esternocleidomastoideo, que puxam as costelas para cima e, assim, produz uma grande expansão da cavidade torácica. 
Contudo, a expiração de repouso é um processo passivo, pois os músculos ativados durante a inspiração relaxam e a caixa torácica volta à sua posição de descanso, reduzindo o volume da cavidade torácica e aumentando a pressão dentro dos pulmões. Dessa forma, a pressão aumentada dentro dos pulmões força a saída do ar até que as pressões entrem novamente em equilíbrio. Durante uma expiração forçada, ocorre a ativação da porção interóssea dos músculos intercostais internos, o que deprime a caixa torácica e a ativa os músculos abdominais que forçam os órgãos abdominais, empurrando o diafragma para cima e contribuindo para diminuição do volume da cavidade torácica.

TROCAS GASOSAS: as trocas gasosas, também conhecidas como hematose, é o processo que acontece entre os alvéolos e os capilares sanguíneos por meio da difusão de gases que participam da respiração.
O ar atmosférico é uma mistura de gases, na qual podemos encontrar nitrogênio (N₂), oxigênio (O₂), dióxido de carbono (CO₂) e moléculas de água (H₂O) em pequena quantidade. Essas moléculas de gases realizam um movimento que é denominado difusão. A difusão dos gases acontece devido ao deslocamento dos gases pelo contato entre as moléculas, gerando pressão. Assim, os gases se difundem do local de maior pressão para o local de menor pressão. 
Os gases respiratórios de grande importância são o O₂ e o CO₂. A difusão deles ocorre na membrana respiratória ou pulmonar. Essa membrana, apesar de ser muito fina, permite a separação entre o ar alveolar e o capilar sanguíneo. No pequeno espaço que os separa, há o epitélio alveolar, membrana basal do epitélio alveolar, espaço intersticial, membrana basal do endotélio capilar e endotélio capilar.
Para que ocorram as trocas gasosas de forma efetiva, são necessárias três condições: a ventilação alveolar, a difusão dos gases através da membrana respiratória e a perfusão alveolar. Nesse caso, quando a pressão do ar atmosférico é maior do que a pressão dentro dos pulmões, o que faz com que o ar entre nos pulmões e a pressão do oxigênio se eleve nos alvéolos, o O₂ se difunde dos alvéolos para o sangue dos capilares alveolares, e então, o O₂ é transportado pelo sangue, sendo distribuído para todos os tecidos do corpo. Então, após a utilização do O₂ pelos tecidos, estes devolvem para os capilares sanguíneos o CO₂, que é transportado pelo plasma sanguíneo de volta aos alvéolos pulmonares e assim deixa os pulmões liberados na atmosfera.

TRANSPORTE DE GASES: para que os gases respiratórios possam alcançar os tecidos do nosso corpo e ocorrer as trocas gasosas é necessário que eles sejam transportados ao longo dos vasos sanguíneos, e, para isso, precisamos entender como este processo ocorre. A solubilidade de um gás determina sua penetração no líquido, ou seja, quanto maior a pressão parcial do gás, maior sua penetração no líquido. Além disso, a temperatura do líquido também influi na solubilidade, pois quanto maior a agitação das moléculas, menor sua solubilidade. Nesse contexto, o CO₂ apresenta sua solubilidade de 0,57 e o O₂ de 0,024. Sendo assim, o CO₂ é cerca de 20 vezes mais solúvel em água do que o O₂.
Devido à pouca solubilidade em líquido, o O₂ utiliza uma proteína para que possa ser transportado no sangue. Ela é denominada hemoglobina e possui uma afinidade com O₂, por isso aumenta a capacidade do sangue em carregar o O₂ até os tecidos, diminuindo, assim, a quantidade de O₂ que é dissolvida no plasma (Figura 1.6). Portanto, logo que inspiramos, o O₂ passa pelas vias condutoras e chega até os alvéolos pulmonares, onde ocorre a difusão do gás para o capilar sanguíneo, onde se liga à hemoglobina, que o transporta até os capilares. Então, o O₂ se solta da hemoglobina e se difunde para as células, nutrindo todos os tecidos do nosso corpo.
O O₂ que penetra nas células dos tecidos é transformado, a partir do metabolismo celular, em CO₂ e água, os quais CO₂ são transportados para os pulmões. Este transporte ocorre de três maneiras consecutivas: cerca de 70% do CO₂ é transportado como íons bicarbonato (HCO_3^-) dissolvidos no plasma; 23% ligando-se à hemoglobina, formando carbamino hemoglobina; e 7% do gás é dissolvido no plasma e hemácias (ver Figura 1.6). Nesse sentido, o gás carbônico é transportado pelas veias até os capilares pulmonares, daí difundido para os alvéolos pulmonares e conduzido até a atmosfera.

Agora que já conhecemos as estruturas e a função do sistema respiratório iniciamos nosso entendimento de como esse sistema funciona, podemos nos aprofundar em solucionar algumas situações práticas. Além disso, aproveite para rever todos os conteúdos que foram abordados na Seção para fixá-los em sua memória de longo termo.

Faça valer a pena

Referências

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