Sistema respiratório humano

Para que o organismo humano seja constantemente reabastecido de oxigênio \(({{O}_{2}})\), é necessário retirá-lo do ar atmosférico. A obtenção de oxigênio é muito importante para o trabalho de todas as células e a eliminação do gás carbônico possibilita a diminuição da acidez do sangue. Para garantir a ocorrência harmoniosa desses processos, o ser humano apresenta um sistema respiratório do tipo pulmonar e com vias aéreas (porção condutora) e pulmões (porção respiratória).

Vias aéreas

Dentro do sistema respiratório, o ar percorre o seguinte trajeto: penetra pelas cavidades nasais, passando para a faringe, laringe, traqueia, brônquios, bronquíolos e, finalmente, alvéolos, onde ocorrem as trocas gasosas.

Cavidades nasais

As cavidades nasais constituem a primeira porção do sistema respiratório. São duas cavidades internas que se comunicam com o meio exterior por meio de aberturas denominadas narinas e com a faringe por dois orifícios chamados coanas.

Internamente, existe o septo nasal, que separa essa região em duas cavidades paralelas. Na parte superior das cavidades nasais, existem inúmeras células sensoriais responsáveis pela olfação.

A mucosa que reveste essa região do sistema respiratório é formada por células epiteliais que produzem um muco constantemente. Esse muco é muito importante porque contribui para a limpeza e umedecimento do ar inspirado. As cavidades nasais também são ricas em vasos sanguíneos que realizam o aquecimento do ar.

Por esse motivo, é importante respirarmos pelo nariz e não pela boca, para que o ar seja aquecido, umedecido e filtrado antes de chegar aos pulmões.

Faringe

A faringe é um canal comum aos sistemas digestório e respiratório, comunicando-se com a boca e as cavidades nasais e também com a laringe e o esôfago. Entretanto, não apresenta ação simultânea, pois, durante a deglutição, ocorre uma inibição automática da atividade respiratória, evitando, assim, a penetração de partículas alimentares na laringe.

Laringe

A laringe é um tubo localizado na parte anterior do pescoço, que se mantém sustentado por peças cartilaginosas. Esse órgão apresenta um orifício que se comunica com a faringe denominado glote. Acima da glote, encontra-se uma espécie de “lingueta” de cartilagem, chamada cartilagem epiglótica (epiglote), que funciona como uma válvula, fechando a glote durante a deglutição dos alimentos. Isso impede que as partículas de alimentos entrem nas vias respiratórias e provoque o engasgo.

Pode-se perceber o movimento da laringe para cima ao apalpar a região da proeminência laríngea (pomo de adão) enquanto um gole de água é ingerido.

No revestimento interno da laringe, existem membranas elásticas, as pregas vocais (cordas vocais). Elas são responsáveis pela fonação, pois vibram durante a passagem de ar, produzindo os sons.

Traqueia

A traqueia é um canal de, aproximadamente, 2 cm de diâmetro e 12 cm de comprimento localizado após a laringe. Suas paredes são reforçadas por anéis cartilaginosos rígidos em forma da letra C, com a abertura para trás e fechado posteriormente por uma camada longitudinal de músculo liso. Esses anéis impedem o contato entre elas, mantendo sempre o tubo traqueal aberto para que o ar circule livremente. Abaixo da traqueia, existe uma bifurcação responsável pela formação dos dois brônquios, o direito e o esquerdo.

A traqueia e os brônquios são forrados internamente por um tecido epitelial (pseudoestratificado) ciliado, responsável pela produção de muco. As partículas de poeira e as bactérias em suspensão no ar inspirado ficam retidas no muco. Devido aos movimentos ciliares, essas impurezas são empurradas para fora. No caso dos fumantes, os cílios da traqueia perdem a mobilidade. Desse modo, a proteção contra a entrada de impurezas diminui, formando o pigarro.

Brônquios e bronquíolos

Os brônquios são dois tubos que penetram nos pulmões e sofrem diversas ramificações, formando os bronquíolos. O conjunto de ramificações brônquicas se parece com uma árvore e, por isso, chama-se árvore respiratória. Nas extremidades dessa região, existem os sacos respiratórios denominados alvéolos pulmonares.

Ao redor da fina parede desses alvéolos (aproximadamente 200 milhões em cada pulmão), encontra-se uma rede de vasos sanguíneos, os quais fazem as trocas gasosas ou hematose.

Pulmões

Cada um dos pulmões mede, aproximadamente, 25 centímetros de comprimento. O pulmão direito é um pouco maior que o esquerdo, apresentando três partes (lobos ou lóbulos), enquanto o esquerdo possui apenas duas partes. Essa diferença ocorre porque, entre os dois pulmões, existe o mediastino, um espaço interior do tórax onde se encontra o coração, que fica ligeiramente voltado para a esquerda.

Os pulmões são revestidos externamente por duas membranas úmidas denominadas pleuras.

Fases da respiração orgânica

Para que as células possam receber oxigênio e eliminar dióxido de carbono durante o processo de respiração celular, devem ocorrer três mecanismos básicos:

• ventilação pulmonar;
• hematose;
• transporte de gases.

Ventilação pulmonar

A troca de gases entre o ambiente externo e os alvéolos pulmonares inclui o movimento do ar para dentro e para fora dos pulmões. Os movimentos de inspiração e expiração, que possibilitam a renovação do ar, dependem da atividade dos músculos respiratórios: diafragma e músculos intercostais.

Inspiração

O mecanismo de inspiração permite a entrada de ar nos pulmões. Nesse caso, ocorre a contração do músculo diafragma e dos músculos intercostais, fazendo com que o diafragma se abaixe e as costelas se elevem, provocando a expansão da caixa torácica. O aumento do volume pulmonar faz com que a pressão interna na caixa torácica diminua, tornando-se menor do que a do ar atmosférico. Isso força o ar a entrar nos pulmões.

Expiração

O mecanismo da expiração é um pouco diferente, o que possibilita a saída de ar dos pulmões devido ao relaxamento do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma se eleva e as costelas se abaixam. Isso aumenta a pressão interna, forçando a saída de ar dos pulmões. Assim, o volume da caixa torácica diminui.

Hematose

É o processo de trocas de gases que ocorre nos alvéolos pulmonares. Nesse fenômeno, o sangue venoso perde o gás carbônico e recebe o oxigênio, transformando-se em sangue arterial.

Transporte de gases

O transporte de oxigênio \(({{O}_{2}})\) e dióxido de carbono \(({{CO}_{2}})\) ocorre pela corrente sanguínea. No entanto, esses dois gases não são transportados da mesma maneira.

Oxigênio

O oxigênio inspirado difunde-se pelas membranas dos alvéolos e chega à corrente sanguínea, sendo transportado para os diferentes tecidos do corpo basicamente de duas maneiras:

• via plasma – como a solubilidade desse gás no plasma é muito baixa, considera-se que apenas cerca de 3% é transportado via plasmática (diluída);
• via hemoglobina (hemácias) – em combinação química com a hemoglobina (Hb) das hemácias, na forma de oxiemoglobina. A finalidade desse pigmento é aumentar a capacidade do sangue em transportar oxigênio. Assim, cada molécula de hemoglobina combina-se com quatro moléculas de oxigênio, formando a oxiemoglobina. Isso faz com que o sangue arterial (rico em oxigênio) tenha a coloração mais avermelhada.

Dióxido de carbono

O dióxido de carbono produzido pela atividade celular é transportado de forma diferente, pois esse gás é muito mais solúvel em meio líquido. Por isso, o transporte de \({{CO}_{2}}\) ocorre de três maneiras:

• dissolvido no plasma na forma de \({{CO}_{2}}\) (entre 5% e 7%);
• combinado com a hemoglobina formando a carboemoglobina (entre 23% e 25%);
• na forma de íons bicarbonato – \(HC{{O}_{3}}^{-}\) - (cerca de 70%). Essa última forma de transporte merece um destaque especial:

• o dióxido de carbono produzido durante a respiração celular difunde-se dos tecidos para o sangue, penetrando nas hemácias;
• nas hemácias, existe uma enzima denominada anidrase carbônica, que catalisa a reação desse gás com a água, formando ácido carbônico;
• o ácido carbônico \(({{H}_{2}}C{{O}_{3}})\) dissocia-se, formando íons \({{H}^{+}}\) e íons bicarbonato \(HC{{O}_{3}}^{-}\). Os íons \({{H}^{+}}\) combinam-se com a hemoglobina livre, formando HHb (hemoglobina reduzida), enquanto os íons bicabornato difundem-se para o plasma. Depois que o \(HC{{O}_{3}}\) - presente no plasma (sangue venoso) passa pelo coração e é bombeado aos pulmões, mais especificamente aos capilares dos alvéolos pulmonares, ocorre o seguinte processo:

1. o oxigênio do ar inspirado combina-se com a hemoglobina (HHb), que passa a formar \(Hb{{O}_{2}}\) (sangue arterial), liberando os íons \({{H}^{+}}\);

2. os íons \(HC{{O}_{3}}\)- penetram nas hemácias e reagem com os íons \({{H}^{+}}\) liberados, originando \({{H}_{2}}C{{O}_{3}}\);

3. o \({{H}_{2}}C{{O}_{3}}\) se dissocia em \({{CO}_{2}}\) e \({{H}_{2}}O\) (pela ação da mesma enzima anidrase carbônica);

4. assim, o \({{CO}_{2}}\) difunde-se do sangue para os alvéolos, sendo liberado pela expiração; já a água formada pode reagir com outras moléculas de \({{CO}_{2}}\).

Controle dos movimentos respiratórios

O organismo humano não consegue prender a respiração por muito tempo, pois sente uma grande necessidade de oxigenação. Sem perceber, você realiza os movimentos que determinam a ventilação pulmonar. Isso ocorre porque esses movimentos são controlados por um órgão do sistema nervoso central denominado bulbo raquidiano, onde se localiza o centro respiratório (CR). Nessa região nervosa, correspondente à região da nuca, existe uma área inspiratória que fica excitada e transmite sinais nervosos para os músculos respiratórios, principalmente para o diafragma.

No entanto, essa excitação nervosa ocorre devido ao acúmulo de \({{CO}_{2}}\) no sangue, que é percebido pelo centro respiratório. Esse acúmulo aumenta a acidez sanguínea devido à produção de \({{H}_{2}}C{{O}_{3}}\) (ácido carbônico), que se decompõe em \({{H}^{+}}\) e \(HC{{O}_{{{3}^{-}}}}\). Assim, elevando-se a concentração de \({{H}^{+}}\), ou seja, ocorrendo a acidose, o centro respiratório é estimulado à realização dos movimentos de inspiração, que determinam a ventilação pulmonar. Consequentemente, a expiração libera o \({{CO}_{2}}\) do organismo.