Sem dúvida o corpo humano é incrível e fascinante. Nosso corpo necessita de energia para realizar suas funções biológicas e mecânicas. Além de tudo, apresenta uma forma de conversão de energia eficiente, possibilitando o provimento de energia, como a mecânica e elétrica no sistema biológico. E finalmente consegue liberar subprodutos resultantes das reações biológicas, bioquímicas e físicas.
A principal fonte de energia para o corpo humano é o alimento; ele é processado no sistema digestivo e é então combinado com oxigênio nas células para produzir e fornecer energia.
Abaixo relatamos as quatro maneiras que o corpo humano utiliza para eliminar os subprodutos das reações biológicas:
Quadro 1
1 | A parte não digerida do alimento é eliminada como fezes e apenas uma pequena quantidade de gases nocivos. |
|---|---|
2 | Água e outros subprodutos são expelidos pela urina e suor. |
3 | Quase 0,5 Kg de CO2 são expelidos pelos pulmões a cada dia. |
4 | O calor é dissipado pela respiração, e pela superfície do corpo (suor). |
Quadro 1: Quatro maneiras que o corpo humano utiliza para eliminar os subprodutos das reações biológicas.
Nosso sistema biológico consiste de bilhões de “operários” que executam as intricadas funções biológicas – as proteínas ou células do corpo . Cada um destes “operários– miniaturas” precisam de combustível, oxigênio, e um método de livrar-se dos subprodutos das reações.
A parte do corpo que serve como sistema de transporte para esses “operários” é o sistema cardiovascular, pois impulsiona o sangue através das veias e artérias.
Já os pulmões fornecem oxigênio e liberam o subproduto da respiração – dióxido de carbono. O sangue leva o O2 aos tecidos e remove o CO2 ; ele deve entrar em estreito contato com o ar nos pulmões a fim de trocar sua carga de CO2 por uma quantidade fresca de O2.
Após assistir o vídeo, pesquise o que pode acontecer com a proteína denominada hemoglobina, se uma pessoa fica em uma garagem totalmente fechada com seu automóvel ligado por muito tempo.
As ações de um sistema, frequentemente afetam o outro. Por exemplo, durante a respiração, a pressão nas veias principais do peito afeta o retorno do sangue ao coração. Frequentemente uma doença dos pulmões produzirá sintomas no coração e vice-versa.
Os pulmões realizam outras funções fisiológicas além das trocas de gases.
Abaixo relatamos algumas funções dos pulmões:
Quadro 2
1 | Mantém o pH (acidez) do sangue constante. |
|---|---|
2 | Desempenham um papel secundário nas trocas de calor e no balanço fluido do corpo por aquecimento e mistura do ar que respiramos (inspiramos). |
3 | Produzem um fluxo controlado de ar para falarmos, tossirmos, espirrarmos, suspirarmos, soluçarmos, sorrirmos, fungarmos e bocejarmos por meio do mecanismo de respiração |
Quadro 2: Algumas funções dos pulmões.
Alguns dados sobre a respiração:
Quadro 3
Quantidade de N2 e O2: Inspiramos cerca de 80% de N2 e 20% de O2, e expiramos cerca de 80% de N2, 16% de O2 e 4% de CO2 . |
Quantidade de O2 que respiramos: Respiramos cerca de 10 kg de ar a cada dia. |
O pulmão absorve cerca de 400 litros (~ 0,5 kg) de O2 e libera uma quantidade ligeiramente menor de CO2 . |
Saturação do ar que respiramos: Também saturamos o ar que nós respiramos com água, ou seja, perdemos água para o meio ambiente. |
Perda de água pela respiração: Quando respiramos ar seco, nosso ar expirado leva para fora cerca de 0,5 kg de água a cada dia. Lembrando que esse valor pode variar devido às condições climáticas do ambiente. |
Volume de sangue bombeado e quantidade de ar respirado: Respiramos cerca de seis litros de ar por minuto e é interessante saber, que o volume de sangue bombeado pelo coração é aproximadamente o mesmo valor. |
Diferença entre frequência respiratória da mulher, do homem e crianças. A frequência da respiração do homem é diferente à da mulher. Essa frequência no homem em repouso é cerca de 12 vezes/min., na mulher cerca de 20, e em crianças 60. |
Quadro 3: Algumas informações obre a respiração.
Pesquise o que pode acontecer se uma pessoa ficar exposta ao CO durante muito tempo. Por exemplo, se ela ficar presa em um túnel com os carros em funcionamento e o sistema de exaustão do túnel não conseguir expulsar o monóxido de carbono.
PENSE SOBRE ISSO:
Cada vez que nós respiramos, cerca de 10²² moléculas de ar entram em nossos pulmões. Lembre-se de que 22,4 litros de ar contêm cerca de 6 x 10²³ moléculas – número de Avogadro. O número total de moléculas na atmosfera terrestre é aproximadamente de10²² 
Então, tomamos 1/10²² de todo o ar terrestre cada vez que respiramos; em outras palavras, para cada molécula que respiramos existem 10²² outras mais na atmosfera. A atmosfera terrestre está em constante movimento e sobre um período de séculos tem existido através da mistura de gases. Como resultado, cada 0,5 litro de ar (~10²¹ moléculas) contém em média uma molécula que estava presente em qualquer 0,5 litro de ar séculos atrás.
Um modo interessante de pensar sobre isto, é que na média, cada uma de nossa respiração contém uma molécula de ar que foi respirada por Cristo em qualquer uma de suas respirações.
Pesquise: O que é número de Avogadro e tente estimar o número de moléculas de O2 absorvidas pelo corpo, numa respiração de 500 cm³.
AS VIAS AÉREAS
Os caminhos percorridos pelo ar até chegar aos pulmões são denominados de vias aéreas. Na figura 1 podemos identificar esses caminhos. Normalmente o ar entra pelo nariz, onde ele é aquecido (elevando-se em geral até 0,5ºC em relação à temperatura do corpo), filtrado, umedecido e misturado. As superfícies úmidas e os pêlos no nariz filtram o ar que contém partículas de poeira, micróbios, e outros elementos estranhos ao corpo. Se uma pessoa respira através de um tubo como na traqueostomia, o pulmão recebe um ar "frio" e seco podendo causar infecções e formação de crostas.
Em atividades aeróbicas intensas, como correr ou jogar futebol, o ar é quase sempre respirado através da boca e escapa deste sistema de filtragem. Em seguida, passa pela traquéia que se bifurca para fornecer o ar a cada pulmão através dos brônquios.
Cada brônquio se divide e subdivide cerca de 15 vezes mais; os bronquíolos terminais resultantes alimentam de ar os milhões de pequenos sacos chamados alvéolos. Os alvéolos, que são como pequenos balões interconectados (Fig.3), têm mais ou menos 0,2 mm de diâmetro e paredes de somente 0,4 mm de espessura. Para se ter uma idéia, uma folha de papel tem aproximadamente 0,1 mm de espessura. Eles expandem-se e contraem-se durante a respiração; é nesse local que ocorre a troca de O2 e CO2 .
Cada alvéolo é envolvido por sangue de modo que o O2 possa difundir dos alvéolos para os glóbulos vermelhos e CO2 possa difundir do sangue para o ar no alvéolo.
Aguarde até seu computador abrir o simulador ~17s.
Ao usar o simulador, acione a bomba manual alterando os tipos de gases que serão colocados no recipiente. Após colocar uma quantidade de gases pesados, introduza uma pequena quantidade de gases leves e observe que havéra uma difusão entre eles.
Os pulmões de um recém nascido têm cerca de 30 milhões de alvéolos; aos oito anos de idade o número cresce para cerca de 300 milhões . Após esta idade o número permanece relativamente constante, mas o alvéolo aumenta de diâmetro .
. Tente responder: Quais são os caminhos percorridos pelo ar até chegar aos pulmões? Indique o nome por onde passa, e as principais funções de cada etapa.
Os alvéolos desempenham um papel tão importante na respiração que discutiremos a física dos alvéolos com mais detalhes no tópico denominado (Tensão Superficial e Física dos Alvéolos).
FIGURA 1

Figura 1: Diagrama esquemático mostrando as passagens principais de ar para os pulmões. Fonte: CAMERON, J., SKOFRONICK, J.G. Medical physics. New York : John Wiley & Sons, 1978, p.122.
Além de servir como sistema de transporte para o ar, as vias respiratórias removem partículas de poeira que atingem as úmidas vias das várias passagens de ar. O corpo tem dois mecanismos para limpeza das vias respiratórias de partículas estranhas. As partículas maiores são removidas através da tosse. As pequenas são levadas, de cima para baixo, até a boca por milhões de pequenos pêlos denominados álios. Os álios têm aproximadamente 0,1 mm de comprimento, e executam um movimento ondulatório, oscilando cerca de 1.000 vezes por minuto, movendo a mucosa para levar poeira e outras pequenas partículas até a faringe.
O ar percorre várias vias nasais chocando-se com as saliências denominadas de "cornetos". Cada vez que o ar se choca com essas obstruções sofrerá desvio. As partículas que estão suspensas nesse ar apresentam mais massa e inércia, aderindo no revestimento mucoso e sendo transportadas pelos álios até a faringe.
- Realize uma pesquisa para saber qual é o tamanho limite estimado das partículas que conseguem trafegar nessas vias nasais.
A mucosa move cerca de 1 a 2 cm/min.(100 m/semana). Fazendo uma analogia, podemos comparar os álios com um sistema de escada rolante para a traquéia. Leva cerca de 30 minutos para que uma partícula de poeira seja retirada dos brônquios e da traquéia para a garganta, onde ela é expelida ou engolida.
FIGURA 2

Figura 2: Figura representativa da estrutura do alvéolo. Fonte: CAMERON, J., SKOFRONICK, J.G. Medical physics. New York: John Wiley & Sons, 1978, p.123.
O MECANISMO DA RESPIRAÇÃO
Nossa respiração parece fluir de forma natural sem que percebamos. Se uma pessoa não apresenta nenhum problema pulmonar como, por exemplo, uma crise asmática ou enfisema, o controle da respiração acontece inconscientemente. Esse controle fisiológico da respiração depende de muitos fatores, mas é o cérebro exerce o principal controle.
Como mencionado anteriormente, os alvéolos dos pulmões podem ser pensados como milhões de pequenos balões, todos tentando murchar. Os pulmões normalmente não murcham porque eles estão num recipiente impermeável ao ar – o peito. Quando o diafragma e as costelas movem, os pulmões permanecem em contato com eles.
Clique na imagem e veja uma animação sobre o sistema respiratório.
FIGURA 3
Figura 3: Os canais principais para o ar e sangue no sistema respiratório. O diagrama ilustra esquematicamente as trocas de O 2 e CO 2 entre o ar nos alvéolos e o sangue. De Guyton, A.C., Function of the Human Body, 3 rd ed. , W.B. Saunders Company, Philadelphia, 1969, p. 222, Reprinted by permission. Fonte: CAMERON, J., SKOFRONICK, J.G. Medical physics. New York : John Wiley & Sons, 1978, p.120.
Duas forças protegem os pulmões do colapso:
1- a tensão superficial entre os pulmões e a parede do peito.
2- a pressão do ar dentro dos pulmões.
Basicamente a respiração tem por objetivo fornecer oxigênio aos tecidos e remover o dióxido de carbono. Podendo ser dividida em quatro etapas:
1- Ventilação: entrada e saída de ar entre os alvéolos e a atmosfera.
2- Difusão de O2 e CO2 entre os alvéolos e o sangue.
3- Transporte de O2 e CO2 para as células.
4- Regulação da respiração.
Ressalva: Uma vez que não foi possível alterar o título da animação abaixo, a ressalva faz-se necessária: O Título dessa animação está incorreto. Sugerimos que o título correto pudesse serRESPIRAÇÃO PULMONAR e não CELULAR . De qualquer forma optamos por deixar essa animação.
Quando inspiramos, puxamos o diafragma para baixo como mostrado esquematicamente pelaanimação anterior e a flecha da figura 4 abaixo. Isto produz uma pequena pressão negativa nos pulmões e o ar flui para dentro. Quando expiramos, relaxamos os músculos do diafragma, a força elástica nos pulmões faz o diafragma retornar à sua posição neutra, e o ar flui para fora dos pulmões sem qualquer esforço muscular ativo. Se os músculos do diafragma são paralisados os músculos na parede do peito são usados para respiração.
FIGURA 4

Figura 4: (a), (b) e (c). Esquema simples mostrando que as diferenças de pressão interna e externa favorecem a respiração. Com a pressão negativa de 10 mmHg, o ar entra no compartimento. Fonte: CAMERON, J., SKOFRONICK, J.G. Medical physics. New York : John Wiley & Sons, 1978, p.143.
Se a parede do peito for perfurada, como mostra esquematicamente a figura 4c, o pulmão colapsa, o diafragma abaixa e a parede do peito expande. Esta condição é conhecida como um pneumotórax(literalmente, ar-peito). Ocasionalmente, é medicamente desejável colapsar um dos pulmões para permitir ele “descansar”. Para saber mais sobre pneumotórax acesse o endereço:http://www.unifesp.br/dcir/torax/vats/pneumot.htm .
Tratamento médico em caso de pneumotórax
O tratamento médico depende de sua etiologia e gravidade. A meta do tratamento consiste em evacuar o ar ou sangue do espaço pleural. Um pequeno dreno torácico (28 French) é inserido próximo ao segundo espaço intercostal; esse espaço é usado porque ele se localiza na parte mais fina da parede torácica, minimiza o perigo de contactar o nervo torácico e deixa uma cicatriz menos visível. Se o paciente também apresenta um hemotórax, é inserido um dreno torácico de grosso calibre (32 French ou maior), geralmente no quarto ou quinto espaço intercostal na linha axilar média. O dreno é dirigido posteriormente para drenar o líquido e o ar. Quando o dreno torácico ou tubos são inseridos e a aspiração é aplicada (geralmente na aspiração de 20 mmHg), ocorre descompressão efetiva da cavidade pleural (drenagem de sangue e ar). Quando uma quantidade excessiva de sangue penetra no dreno torácico em um período relativamente curto, pode ser necessária uma autotransfusão. Essa técnica envolve coletar o sangue do próprio paciente, o qual foi drenado a partir do tórax, filtrá-lo e, depois, transfundi-lo de volta para o sistema vascular do paciente. A cavidade pleural pode ser descomprimida por meio da aspiração por agulha (toracocentese).
!Alerta: O pneumotórax aberto traumático requer atendimento de emergência. Interromper o fluxo de ar através da abertura na parede torácica é uma medida para salvar a vida do paciente.
Em uma emergência desse tipo, pode ser utilizado qualquer coisa suficientemente grande para tapar a ferida torácica, como, por exemplo, uma toalha, um lenço ou a palma da mão. Se o paciente estiver consciente, instruí-lo a inspirar e fazer força contra a glote fechada. Essa ação ajuda a reexpansão do pulmão e ejeção do ar a partir do tórax. Já no hospital, a abertura é tamponada vedando-a com gaze impregnada por vaselina.
Faça você:
. Realize uma pesquisa sobre pneumotórax, apresentando suas possíveis causas. Verifique se há atualmente um índice significativo de casos registrados no Brasil.
Como cada pulmão tem seu próprio compartimento lacrado é possível colapsar apenas um pulmão, como mostrado na figura 5.
FIGURA 5

Figura 5: Fonte: CAMERON, J., SKOFRONICK, J.G. Medical physics. New York : John Wiley & Sons, 1978, p.144.
Isto é feito mais simplesmente inserindo uma agulha oca entre as costelas (acupuntura intercostal), permitindo o fluxo de ar para dentro do espaço intratorácico. O ar injetado no espaço é gradualmente absorvido pelos tecidos, e os pulmões expandem de volta ao tamanho normal num período de poucas semanas. Algumas vezes um pulmão pode colapsar espontaneamente, sem nenhuma causa conhecida. Esta condição de pneumotórax espontâneo é moderadamente comum nos estudantes de idade de colegial. Como nos procedimentos médicos, os pulmões retornam ao normal quando o ar é absorvido pelos tecidos vizinhos.
O espaço intratorácico nem sempre está numa pressão negativa. Se você fechar sua traquéia e tentar expirar forçadamente, a pressão intratorácica pode tornar-se bem alta. Isto é chamado de uma manobra de Valsalva. Uma pessoa faz isto quando ela sopra um balão de borracha. Sob condições fisiológicas isto é feito apenas antes de engolir ou espirrar e durante o estresse de defecação ou vômito.
. Tente responder o que significa pressão negativa nos pulmões e sua importância para respiração. Elabore um pequeno texto explicativo sobre os processos de inspiração e expiração, fazendo uso do termo "pressão negativa".
Textos extraídos e adaptados dos livros:
BRUNNER, L. S. SUDART, D. S. - Tratado de Enfermagem Médico Cirúrgica . 10ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005. p. 593 a 594
CAMERON, J., SKOFRONICK, J.G. Medical physics. New York : John Wiley & Sons, 1978.
GUYTON, A.C., HALL, J.E Tratado De Fisiologia Médica 9. Ed. Rj . Guanabara Koogan, 1997.
