Biologia para Majors II

O número de respirações por minuto é a frequência respiratória. Em média, em condições de não-exerção, a frequência respiratória humana é de 12-15 respirações/minuto. A frequência respiratória contribui para a ventilação alveolar, ou a quantidade de ar que entra e sai dos alvéolos. A ventilação alveolar evita a acumulação de dióxido de carbono nos alvéolos. Existem duas maneiras de manter a ventilação alveolar constante: aumentar a frequência respiratória enquanto diminui o volume corrente de ar por respiração (respiração pouco profunda), ou diminuir a frequência respiratória enquanto aumenta o volume corrente por respiração. Em ambos os casos, a ventilação permanece a mesma, mas o trabalho realizado e o tipo de trabalho necessário são bastante diferentes. Tanto o volume corrente quanto a frequência respiratória são regulados de perto quando a demanda de oxigênio aumenta.

Existem dois tipos de trabalho realizados durante a respiração, trabalho de fluxo-resistivo e trabalho elástico. O flow-resistive refere-se ao trabalho dos alvéolos e tecidos no pulmão, enquanto que o trabalho elástico refere-se ao trabalho dos músculos intercostais, da parede torácica e do diafragma. O aumento da taxa respiratória aumenta o trabalho flow-resistive das vias respiratórias e diminui o trabalho elástico dos músculos. Diminuir a frequência respiratória inverte o tipo de trabalho requerido.

Surfactante

A interface ar-tissue/água dos alvéolos tem uma alta tensão superficial. Esta tensão superficial é semelhante à tensão superficial da água na interface líquido-ar de uma gotícula de água que resulta na união das moléculas de água. Surfactante é uma mistura complexa de fosfolípidos e lipoproteínas que funciona para reduzir a tensão superficial que existe entre o tecido dos alvéolos e o ar que se encontra no interior dos alvéolos. Ao diminuir a tensão superficial do fluido alveolar, reduz a tendência dos alvéolos ao colapso.

Surfactante funciona como um detergente para reduzir a tensão superficial e permite uma mais fácil insuflação das vias respiratórias. Quando um balão é inflado pela primeira vez, é necessário um grande esforço para esticar o plástico e começar a inflar o balão. Se um pouco de detergente fosse aplicado no interior do balão, então a quantidade de esforço ou trabalho necessário para começar a inflar o balão diminuiria e tornar-se-ia muito mais fácil começar a insuflar o balão. Este mesmo princípio aplica-se às vias respiratórias. Uma pequena quantidade de surfactante para os tecidos das vias aéreas reduz o esforço ou o trabalho necessário para inflar essas vias. Bebês nascidos prematuramente às vezes não produzem surfactante suficiente. Como resultado, eles sofrem de síndrome do desconforto respiratório, porque é necessário mais esforço para inflar os pulmões. O surfactante também é importante para prevenir o colapso de pequenos alvéolos em relação aos grandes alvéolos.

Resistência Pulmonar e Conformidade

Doenças pulmonares reduzem a taxa de troca de gases para dentro e para fora dos pulmões. Duas causas principais da diminuição da troca de gases são a complacência (quão elástico é o pulmão) e a resistência (quanta obstrução existe nas vias respiratórias). Uma alteração em qualquer uma delas pode alterar drasticamente a respiração e a capacidade de absorver oxigénio e libertar dióxido de carbono.

Figure 1. A proporção de VEF1 para CVF.

A proporção de VEF1 (a quantidade de ar que pode ser expirada à força em um segundo após uma respiração profunda) para CVF (a quantidade total de ar que pode ser expirada à força) pode ser usada para diagnosticar se uma pessoa tem doença pulmonar restritiva ou obstrutiva. Na doença pulmonar restritiva, a CVF é reduzida, mas as vias respiratórias não são obstruídas, de modo que a pessoa é capaz de expelir o ar razoavelmente rápido. Na doença pulmonar obstrutiva, a obstrução das vias aéreas resulta numa expiração lenta, bem como numa CVF reduzida. Assim, a relação VEF1/CVF é menor em pessoas com doença pulmonar obstrutiva (menos de 69 por cento) do que em pessoas com doença restritiva (88 a 90 por cento).

Doenças restritivas

Exemplos de doenças restritivas são a síndrome do desconforto respiratório e a fibrose pulmonar. Em ambas as doenças, as vias respiratórias são menos complacentes e são rígidas ou fibróticas. Há uma diminuição na complacência porque o tecido pulmonar não se pode dobrar e mover. Nestes tipos de doenças restritivas, a pressão intrapleural é mais positiva e as vias respiratórias colapsam ao exalar, o que aprisiona o ar nos pulmões. A capacidade vital forçada ou funcional (CVF), que é a quantidade de ar que pode ser exalada à força após a respiração mais profunda possível, é muito menor do que em pacientes normais, e o tempo que leva para exalar a maior parte do ar é muito prolongado (Figura 1). Um paciente que sofre destas doenças não pode exalar a quantidade normal de ar.

Doenças obstrutivas

Doenças e condições obstrutivas incluem enfisema, asma e edema pulmonar. No enfisema, que surge principalmente do fumo do tabaco, as paredes dos alvéolos são destruídas, diminuindo a área de superfície para troca de gases. A complacência geral dos pulmões é aumentada, porque à medida que as paredes alveolares são danificadas, o recuo elástico pulmonar diminui devido à perda de fibras elásticas, e mais ar é retido nos pulmões no final da exalação. A asma é uma doença em que a inflamação é desencadeada por factores ambientais. A inflamação obstrui as vias respiratórias. A obstrução pode ser devida a edema (acúmulo de líquidos), espasmos musculares lisos nas paredes dos bronquíolos, aumento da secreção de muco, danos na epitélio das vias aéreas, ou uma combinação destes eventos. Aqueles com asma ou edema sofrem aumento da oclusão devido ao aumento da inflamação das vias aéreas. Isto tende a bloquear as vias respiratórias, impedindo o movimento adequado dos gases (Figura 1). Aqueles com doenças obstrutivas têm grandes volumes de ar aprisionados após a exalação e respiram a um volume pulmonar muito alto para compensar a falta de recrutamento das vias aéreas.

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