O sistema respiratório humano é formado por uma complexa estrutura, cujos órgãos trabalham simultaneamente e em perfeita sincronia. Nesse artigo você irá aprender tudo sobre sua anatomia e funções em um resumo completo.
O oxigênio e a respiração
A energia que as células do organismo necessitam para desempenhar suas funções especificas provém, em última análise, da combustão de determinadas substâncias químicas. Para estas e outras reações bioquímicas, faz-se necessário um fornecimento contínuo de oxigênio.
Este elemento se encontra no ar atmosférico na proporção de 21 %, mas a barreira da pele impede seu acesso direto aos tecidos. Somente através do sistema respiratório é que o ar se põe em contato com o sangue, e este é que transporta o oxigênio a todas as células do organismo.
Por outro lado, no metabolismo celular se formam substâncias gasosas —concretamente CO2— que carecem de utilidade para a célula e devem ser eliminadas; é também o sistema respiratório que desempenha esta função excretora.
Função do sistema respiratório humano
A função do sistema respiratório, em seu sentido mais amplo, compreende os seguintes processos:
- A passagem do ar atmosférico através das vias respiratórias até alcançar os alvéolos pulmonares;
- A passagem do oxigênio alveolar para o sangue;
- O transporte do oxigênio pelo sangue e sua distribuição por todo o organismo;
- A utilização do O2 nas células;
- A produção celular de CO2;
- O transporte do CO2, pelo sangue;
- A passagem do CO2 do sangue para os alvéolos pulmonares;
- A expulsão do ar para fora dos pulmões.
Anatomia do sistema respiratório
O sistema respiratório é formado pelos orifícios de entrada do ar (nariz e boca) e por uma série de canais que, depois de ramificar-se abundantemente, acabam numas estruturas saculares denominadas alvéolos pulmonares.
E aqui que se realiza o intercâmbio de gases. A membrana alveolar é muito fina e ao redor de cada alvéolo existe uma densa rede de capilares sanguíneos. Calcula-se a superfície de contato dos alvéolos com os capilares em 100 m2.
O ar que chega aos alvéolos pulmonares deve estar livre de partículas em suspensão e ter uma temperatura e umidade adequadas. Da mesma forma, a composição química do ar alveolar tem que permanecer constante. Do contrário se alteraria a constância do meio interno.
Com efeito, o tortuoso caminho que o ar percorre no sistema respiratório até chegar aos sacos alveolares lhe permite ser filtrado de partículas estranhas ao mesmo tempo em que se umedece e aquece; as variações automáticas sofridas pelos movimentos da respiração ajudam a compensar qualquer anormalidade na composição do ar alveolar. A seguir, veremos os órgãos que compõe o sistema respiratório.
Nariz – entrada do sistema respiratório humano
O nariz se compõe fundamentalmente de osso, cartilagem e tecido mole. Os seios contíguos são cavidades dos ossos cranianos que se comunicam com o interior do nariz através de estreitos canais.
A membrana mucosa que forra a superfície interna das cavidades nasais é sumamente sensível e suscetível de invasão por germes e infecções. No sistema respiratório essas fossas nasais contem também pelos que contribuem para proteger o interior do nariz contra substancias estranhas, como germes e poeira, os quais de outro modo poderiam ter fácil acesso ao interior.
Outras funções
Outra função do nariz no sistema respiratório é o de aquecer o ar até deixa-lo à temperatura do corpo: 36,6°C. A operação se efetua pela circulação do sangue através do revestimento do nariz, que contem inúmeros vasos sanguíneos pequenos.
Os vasos sanguíneos, profusos na membrana que reveste o nariz, também fornecem o liquido necessário para umedecer o ar que penetra no corpo no processo de respiração. Cada inspiração introduz nos pulmões aproximadamente meio litro de ar; num só dia, o ar que atravessa o nariz, numa ou noutra direção, dá um total de mais ou menos 14.000.000 litros.
Brônquios
Os brônquios e bronquíolos, formados por sucessivas ramificações, são tubos de diâmetro cada vez menor, em cuja estrutura vai sendo cada vez maior a proporção de tecido elástico e de músculo liso. No sistema respiratório, os brônquios são responsáveis por levar o ar até os pulmões. Começam na laringe e terminam nos pulmões, enquanto os bronquíolos chegam aos alvéolos.
Pulmões – principais componentes do sistema respiratório
Os pulmões são órgãos fundamentais no sistema respiratório. Se encontram de ambos os lados do tórax e ocupam uma grande porção da cavidade torácica. O pulmão direito é maior que o esquerdo e contém três partes, ou lobos, enquanto que o esquerdo só tem dois lobos.
Estrutura
A estrutura geral dos pulmões recorda a de uma árvore em posição invertida. O tronco é representado pelo brônquio que vai desde a laringe até o pulmão e se subdivide em ramificações menores, as quais se subdividem, por sua vez, terminando finalmente em ramos diminutos, chamados bronquíolos.
Essas ramificações chegam aos alvéolos ou sacos aéreos, na superfície dos quais se encontram os capilares. O sangue é fornecido aos capilares pela artéria pulmonar e retirado pelas veias pulmonares. Os vasos linfáticos passam através dos pulmões, que estão recobertos pela pleura.
Função dos pulmões no sistema respiratório
Primordialmente, a função dos pulmões no sistema respiratório consiste em fornecer oxigênio aos glóbulos vermelhos e eliminar dióxido de carbono. No restante do organismo os capilares gastam oxigênio e recebem dióxido de carbono, enquanto que nos pulmões, recebem oxigênio e liberam dióxido de carbono.
No período de 24 horas de respiração, um homem ativo absorve mais de meio metro cúbico de oxigênio e seu sangue libera mais de meio metro cúbico de dióxido de carbono. Os pulmões normalmente absorvem ar e expelem produtos residuais, a uma velocidade de 17 vezes por minuto e podem acelerá-la até atingir 70 ou 80 vezes por minuto durante esforços musculares extremos ou no caso de pneumonia.
Faringe
A faringe é uma zona da garganta compreendida entre a boca e o começo do esôfago e traqueia. Funciona como um órgão de ressonância da fala, bem como atua no sistema digestivo e sistema respiratório, apesar de suas funções não se cruzarem.
A faringe se divide em:
- Nasofaringe: Estende-se até o nariz, serve de passagem de ar até a garganta;
- Orofaringe: Conduz a laringe e à traqueia;
- Laringofaringe: Extensão da faringe média, conecta o esôfago com a laringe.
Laringe
Porção da extremidade superior do sistema respiratório que contém as cordas vocais e constitui o órgão da voz. Consiste em 9 cartilagens unidas entre si por músculos e ligamentos. Na extremidade da laringe encontra-se a epiglote, cartilagem que impede os alimentos de penetrarem na laringe e no dueto respiratório, conduzindo-os diretamente ao esôfago e ao estômago.
No processo de fonação as cordas vocais se juntam, deixando só uma estreita passagem. Quando o ar se choca contra as cordas, essas vibram e com a ajuda complementar da língua, dos dentes, do palato e dos lábios, produz-se a voz, cujo tom varia conforme o espaço deixado entre as cordas e o grau de tensão em que se acham. O tipo de voz é determinado por diferenças de constituição e a disposição de tais órgãos.
No homem adulto a voz possui mais profundidade que na mulher, graças ao maior tamanho da laringe e, consequentemente, do maior comprimento das cordas vocais. A voz de registros baixos (grave) é produzida com a vibração lenta das cordas e a de registros altos (aguda), com vibrações de maior frequência.
Traqueia
A traqueia é um tubo cartilaginoso de cerca de 11,5 cm, que vai desde a laringe até os brônquios. Sua função no sistema respiratório é aquecer, filtrar e filtrar o ar que será encaminhado até os pulmões.
Mecânica do sistema respiratório humano
No sistema respiratório, a penetração de ar nos pulmões é consequência do aumento de volume do tórax. A caixa torácica é formada pelas costelas, o esterno, os músculos intercostais e urna lâmina musculotendinosa (o diafragma) que a limita pela parte inferior.
O primeiro par de costelas é fixo, mas a articulação das demais com a coluna vertebral permite um certo grau de rotação. Ao se contraírem, os músculos intercostais externos elevam as costelas e, devido à sua forma e a sua disposição em repouso, aumentam as distâncias antero-posterior e lateral do tórax.
No sistema respiratório o diafragma em repouso é convexo para cima e se achata ao contrair-se, o que também faz aumentar a capacidade torácica. Estes movimentos que determinam a entrada de ar nos pulmões constituem a inspiração. O retorno à posição de repouso é geralmente um processo passivo, que se efetua ao se relaxarem os músculos mencionados: expiração.
A intensidade dos movimentos de respiração depende do grau de contração dos músculos inspiratórios. Normalmente é pequeno e predomina a atividade do diafragma, aumentando o volume torácico em cerca de 500 ml (volume basal); mas se se força ao máximo a inspiração se consegue aumentar seu volume de mais uns três litros (volume inspiratório de reserva).
Embora a expiração seja passiva, também pode ser forçada pela contração dos músculos intercostais internos —que fazem descer as costelas— e dos abdominais —que pressionam o conteúdo do abdome contra o diafragma, aumentando sua convexidade— com o que se obtém uma expulsão adicional de ar de um litro (volume expiratório de reserva).
Ventilação pulmonar
No sistema respiratório, a soma dos volumes basal, inspiratório de reserva e expiratório de reserva é conhecida com o nome de capacidade vital. Mesmo depois duma expiração forçada fica ar nos pulmões: é o volume residual, que só se extinguirá se for perfurada a cavidade pleural. Chama-se espaço morto o volume de ar contido nas vias do sistema respiratório que não tomam parte no intercâmbio de gases com o sangue; seu valor é de cerca de 150 mililitros.
Tanto a intensidade como a frequência da respiração podem sofrer variações. Normalmente realizamos dezesseis incursões de respiração por minuto. Assim, a quantidade de ar que passa através de nossos pulmões em um minuto (ventilação pulmonar) é 16 x 500 = = 8.000 ml. A frequência de respiração pode aumentar até 100 por minuto, se bem que então a quantidade de ar mobilizado em cada ciclo respiratório seja pequena.
No sistema respiratório a ventilação pulmonar máxima que se pode alcançar combinando intensidade e frequência de respiração é da ordem de 100 litros por minuto.
Controle nervoso do sistema respiratório
Os músculos torácicos e o diafragma são estriados e, portanto, voluntários. Com efeito, podemos alterar à vontade a função respiratória. Esta, porém, normalmente se desenrola de maneira automática, havendo também um perfeito ajuste automático do sistema respiratório entre as necessidades de oxigênio do organismo em cada momento e a ventilação pulmonar.
A atividade do sistema respiratório é controlada por um conjunto de neurônios situados no bulbo espinhal, que constituem o centro respiratório. Estes neurônios estão em contato com os que inervam 05 músculos intercostais e o diafragma. O ritmo de descarga do centro respiratório determina a frequência e intensidade da respiração.
A atividade do centro está sujeita a diversas influências que se exercem sobre ele, algumas químicas e outras de natureza reflexa.
A mais importante das primeiras é o aumento de CO2 no sangue: quando a pressão parcial deste gás aumenta em 6 % a ventilação pulmonar se eleva ao dobro. Assim fica assegurada a eliminação deste metabólito pelo sistema respiratório quando é produzido em excesso. Embora menos sensíveis ao CO2 que o próprio centro respiratório, existem também quimiorreceptores no arco aórtico e nos seios carotídeos que informam o centro, por via reflexa, de um aumento de CO2 no sangue, estimulando assim sua atividade.
Maior importância têm os receptores sensíveis à diminuição do O2 no sangue; estão localizados nos mesmos lugares e estimulam, também por via reflexa, o centro respiratório.
Expansão do tórax na respiração
Um mecanismo importante do sistema respiratório é o que limita o grau de expansão do tórax em cada inspiração: existem receptores sensíveis – à distensão nos pulmões, que descarregam à medida que progride o movimento inspiratório; estes impulsos chegam, por meio dos nervos vagos, ao centro respiratório e o inibem; com isso fica interrompida a inspiração e sobrevém passivamente a expiração.
Seccionando-se os nervos vagos a respiração se torna mais profunda e menos frequente. Existem outros mecanismos do sistema respiratório, principalmente o chamado reflexopneumotáxico, que substituem o reflexo que havia sido destruído e impedem a paralisia da respiração no momento da inspiração.
Intercâmbio gasoso nos pulmões
No sistema respiratório, o deslocamento de um gás através de uma membrana depende da permeabilidade desta e da pressão parcial do gás em ambos os lados da membrana. Duas membranas muito finas presentes no sistema respiratório, o epitélio alveolar e o endotélio capilar, separam o ar alveolar do sangue que chega aos pulmões: sua permeabilidade aos gases é suficientemente grande em condições normais e não constitui nenhum fator que limite os intercâmbios gasosos.
No ar atmosférico, a pressão parcial do O₂, é, à pressão normal de uma atmosfera (21% de 760 mm Hg), de 160 mm Hg: mas ao entrar no sistema respiratório se mistura com o ar, já viciado, das vias respiratórias, de modo que quando chega aos alvéolos sua pressão parcial se reduziu a 100 mm Hg.
Da mesma forma, embora a quantidade de CO₂ no ar atmosférico seja insignificante (pressão parcial = 0,3 mm Hg), no ar alveolar se encontra na proporção de 5,5% (p.p. = 40 mm Hg) .
No sistema respiratório, o sangue que chega aos capilares pulmonares é sangue venoso, proveniente de todos os tecidos do organismo, aos quais cedeu uma parte de seu oxigênio e nos quais se carregou de CO₂.
As pressões parciais destes gases no sistema respiratório variam de acordo com a atividade metabólica das células, mas podemos dar como valores médios no sangue venoso misto os seguintes: p0O₂ =40 mm Hg e pCO₂, =46 mm Hg.
Ao longo de seu percurso pelos capilares contíguos aos alvéolos, o sangue difunde os gases no sentido determinado pelo correspondente gradiente de pressão; isto é, passa O₂ dos alvéolos (p.p.= 100) para o sangue (p.p. = 40), e CO₂ do sangue (p.p. = 46) para os alvéolos (p.p. = 40).
O equilíbrio no sistema respiratório é alcançado sem que se modifiquem as concentrações de ambos os gases nos alvéolos, pois toda a atividade de respiração se destina a manter constante a composição do ar alveolar. Isto é, as pressões parciais de O₂ e de CO₂ no sangue arterial são idênticas às do ar alveolar.
Intercâmbio gasoso nos tecidos
Quando chega aos capilares teciduais através do sistema respiratório, o sangue traz uma carga de O₂ que representa uma pressão parcial de 100 mm Hg e uma quantidade de CO₂, equivalente a uma pressão parcial de 40 mm Hg. O meio extracelular se empobreceu de O₂, e se enriqueceu de CO₂, em consequência da atividade metabólica protagonizada no sistema respiratório.
A intensidade destas trocas depende do tecido em questão e de seu estado funcional; em todo caso, posto que a membrana capilar é permeável a eles, difunde os gases obedecendo aos gradientes de pressão até alcançar o equilíbrio com uma perda de O₂ do sangue e um aumento de sua concentração de CO₂.
Transporte de O₂ pelo sangue pelo sistema respiratório
A quantidade de O₂ que um volume de sangue é capaz de fixar é cem vezes superior à que se deveria esperar da solubilidade deste gás no plasma. A causa disto é a particular afinidade da hemoglobina (Hb) pelo oxigênio. A Hb é uma cromoproteína, cujo peso molecular é de 67.000, que se encontra no interior das hemácias.
Combina-se reversivelmente com o O₂ e dá a oxi-hemoglobina (HbO₂). A percentagem de Hb que passa a HbO₂ depende da pressão parcial do O₂ em contato com o sangue. A função que liga ambas variáveis não é linear; sua representação gráfica é uma curva sigmóide: a curva de dissociação da oxi-hemoglobina.
Oxigenação de HbO₂
O sangue humano normal contém 15 g de Hb por 100 ml, e como cada grama de Hb se combina com 1,34 mg de O₂, resulta que 100 ml de sangue são capazes de transportar 20 ml de O₂. Se, efetivamente, contém 20 volumes de O₂ por cento, diz-se que sua percentagem de saturação é 100. É costume expressar desta forma o conteúdo de O₂ no sangue. Quando a pressão parcial de oxigênio em contato com o sangue é de 100 mm Hg ou mais, toda a Hb passa a HbO₂; assim, no sistema respiratório, em sua passagem pelos pulmões o sangue se satura de O₂ ao máximo.
Transporte de CO₂ pelo sangue
No sistema respiratório, o CO₂ dissolvido no sangue forma CO₃H₂ com a água, que se dissocia em CO₃H e H+. Segundo a lei da ação das massas, a reação progredirá para a direita (e se fixará, portanto, maior quantidade de C O₂) quando algum dos produtos finais for retirado da solução. Isto é o que fazem as substâncias “tampão” com a concentração de íons hidrogênio. Assim se comportam as proteínas do plasma e a hemoglobina dos eritrócitos.
Patologias no sistema respiratório
Para saber mais sobre patologias referentes ao sistema respiratório, recomendamentos visitar o site da Sociedade Brasileira de Pneumologia e Tisiologia.
Anatomia do sistema respiratório humano – Resumo
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