SISTEMA RESPIRATÓRIO HUMANO

Após realizarmos a obtenção de nutrientes energéticos, estes devem ser conduzidos às células e empregados em reações que possibilitarão a produção de ATP. Boa parte da energia extraída a partir desses nutrientes depende da presença de gás oxigênio no interior das mitocôndrias.
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Neste módulo estudaremos os mecanismos fisiológicos que possibilitam a respiração pulmonar. Através dela é possível regular os níveis de O2 e CO2 do corpo, equilibrando a disponibilidade de oxigênio para produção de energia e regulando o pH sanguíneo.

2. ANATOMIA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO

A capacidade de captar o gás oxigênio (O2) a partir da atmosfera e utilizá-lo em reações químicas é importante para que a produção de energia seja mantida adequada ao funcionamento do nosso corpo. Ao mesmo tempo, é essencial que sejamos capazes de eliminar o gás carbônico (CO2) decorrente destas reações químicas para que a homeostase corporal seja mantida. Estes processos dependem de um conjunto de tubos e estruturas saculares que compões o sistema respiratório.

A inspiração – ato de transportar ar atmosférico aos pulmões – começa pelas cavidades nasais. Nelas há muco, pelos e inúmeros vasos sanguíneos que são responsáveis, respectivamente, pela umidificação, filtração e aquecimento do ar.

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Segue-se ao nariz a faringe que, como anteriormente citada, é comum aos sistemas respiratório e digestório. Caso não haja correto funcionamento da faringe e da epiglote, a ingestão de alimentos pode comprometer o fluxo de ar à laringe.

Na laringe há pregas conhecidas popularmente como cordas vocais. Como se trata de um duto de passagem do ar, a vibração deste nas pregas vocais possibilita a emissão de sons que, em comunhão com movimentos orais, possibilitará a fonação.

Por se tratarem de tubos muito suscetíveis à obstrução, todo o encanamento a partir da laringe é circundado por estruturas cartilaginosas anulares que impedem o seu fechamento. Esta é a principal forma que nosso corpo possui de evitar a paralisação dos movimentos de gases respiratórios entre pulmões e fossas nasais.

Depois de passar pela laringe o ar inspirado chega à traqueia. As paredes deste órgão são repletas de cílios e muco que aumentam a capacidade de retenção de partículas inaladas. Pelo movimento contínuo dos cílios em sentido ascendente, o muco é empurrado na direção das narinas para que microrganismos e demais elementos prejudiciais sejam eliminados.

A traqueia, então, se ramifica e dá origem aos brônquios. Cada uma destas estruturas se continua ao lado interno dos pulmões que é composto, por sua vez, de ramificações dos brônquios conhecidas como bronquíolos e suas terminações, os alvéolos pulmonares.

3. TROCAS E TRANSPORTE DE GASES RESPIRATÓRIOS

As trocas gasosas realizadas nos alvéolos pulmonares, também conhecidas como hematose, são caracterizadas pela troca de O2 por CO2. Este movimento inclui a passagem de gás oxigênio do interior dos alvéolos em direção aos vasos sanguíneos (capilares alveolares) que circundam suas paredes e de gás carbônico em sentido contrário para que seja eliminado.

Depois que o O2 atinge a corrente sanguínea, existem duas maneiras pelas quais ele pode ser transportado de forma a chegar aos tecidos periféricos. A menor parcela deste gás simplesmente se dissolve na parte líquida do sangue (plasma sanguíneo) e segue o movimento impulsionado pelos batimentos cardíacos. A maioria de gás oxigênio, no entanto, entra nas células vermelhas do sangue (hemácias) e se liga a uma proteína que está contida em seu interior: a hemoglobina. A combinação entre estas duas moléculas origina a oxiemoglobina (HbO2).

O gás carbônico, por outro lado, pode ser transportado até os pulmões através de três mecanismos. Da mesma forma que discutido para o O2, o CO2 também pode se dissolver no plasma ou se ligar à hemoglobina, caso em que forma a carboemoglobina (HbCO2). A terceira forma de transporte é indireta e depende da reação química do gás carbônico com a água dentro das hemácias. Como produto final obtém-se o íon bicarbonato (HCO3) que sai das células vermelhas e é transportado diretamente no sangue. Chegando aos pulmões o íon bicarbonato reverte estas reações e regressa à forma de gás carbônico para ser eliminado pela expiração.

A presença de íon bicarbonato no sangue é importante por diferentes motivos. Nosso corpo não tem capacidade de identificar as pressões de O2 circulantes de forma eficiente, então utiliza as concentrações de HCO3para regular a frequência respiratória. Além disso, como diversas reações químicas que ocorrem no sangue tendem a modificar seu pH, é necessário um mecanismo de tamponamento. Assim, através da produção de íon bicarbonato também evitamos grandes variações de acidez, mantendo o pH do sangue entre 7,35 (sangue venoso) e 7,45 (sangue arterial).

4. CONTROLE REPIRATÓRIO

Para regular a velocidade da respiração, nosso corpo conta com o sistema nervoso central. No encéfalo existe um órgão conhecido como bulbo e nele se encontra uma região chamada de centro respiratório. Esta porção é responsável por detectar os níveis de íon bicarbonato na circulação sanguínea e, caso sejam considerados altos, aumentar a frequência com que respiramos (hiperventilação pulmonar) para favorecer a eliminação deste gás. Caso as concentrações de HCO3 estejam abaixo do normal, passamos a respirar mais devagar (hipoventilação pulmonar) para restabelecer o equilíbrio fisiológico.

5. MOVIMENTOS RESPIRATÓRIOS

Duas estruturas importantes estão envolvidas no ato de encher e esvaziar os pulmões: o diafragma e a musculatura intercostal. A primeira é reconhecível como uma lâmina muscular que separa o tórax do abdômen e a segunda como feixes musculares que conectam as costelas.

Para que a inspiração ocorra é necessário contrair ambas as estruturas, o que é involuntário, mas pode ser controlado ativamente. Este movimento aumenta o volume torácico e reduz a pressão interna, possibilitando a entrada de ar nos pulmões.

O contrário deve acontecer na expiração. Assim, diafragma e músculos intercostais relaxados reduzem o volume torácico e aumentam a pressão interna, expulsando o ar dos pulmões através do sistema respiratório.

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