Objectivos de aprendizagem
No final desta secção, será capaz de
- Enumerar as estruturas que constituem o sistema respiratório
- Descrever como o sistema respiratório processa o oxigénio e o CO 2
- Comparar e contrastar as funções do trato respiratório superior com as do trato respiratório inferior
Os principais órgãos do sistema respiratório têm como função principal fornecer oxigénio aos tecidos do corpo para a respiração celular, remover o produto residual dióxido de carbono e ajudar a manter o equilíbrio ácido-base. Algumas partes do sistema respiratório também são utilizadas para funções não vitais, como a deteção de odores, a produção da fala e o esforço, como durante o parto ou a tosse.
Figura 1 - As principais estruturas respiratórias abrangem desde a cavidade nasal até ao diafragma.
Funcionalmente, o sistema respiratório pode ser dividido em uma zona condutora e uma zona respiratória. zona condutora do sistema respiratório inclui os órgãos e estruturas não diretamente envolvidos nas trocas gasosas. As trocas gasosas ocorrem no zona respiratória .
Zona condutora
As principais funções da zona condutora são fornecer uma via para a entrada e saída de ar, remover detritos e agentes patogénicos do ar que entra e aquecer e humidificar o ar que entra. Várias estruturas dentro da zona condutora desempenham também outras funções. O epitélio das passagens nasais, por exemplo, é essencial para a deteção de odores, e o epitélio brônquico que reveste os pulmõespode metabolizar alguns carcinogéneos transportados pelo ar.
O nariz e as estruturas adjacentes
A principal entrada e saída do sistema respiratório é através do nariz. Quando se fala do nariz, é útil dividi-lo em duas secções principais: o nariz externo e a cavidade nasal ou nariz interno.
O nariz externo é constituído pelas estruturas superficiais e esqueléticas que resultam na aparência externa do nariz e contribuem para as suas numerosas funções. A raiz é a região do nariz localizada entre as sobrancelhas. A ponte é a parte do nariz que liga a raiz ao resto do nariz. O dorso nasal é o comprimento do nariz. O ápice é a ponta do nariz. De cada lado doAs narinas são formadas pelas alas (singular = ala), uma estrutura cartilaginosa que forma o lado lateral de cada narina (plural = nares), ou abertura da narina. O filtro é a superfície côncava que liga o ápice do nariz ao lábio superior.
Figura 2: Esta ilustração mostra as características do nariz externo (em cima) e as características esqueléticas do nariz (em baixo).
Por baixo da pele fina do nariz estão as suas características esqueléticas. Enquanto a raiz e a ponte do nariz são constituídas por osso, a parte saliente do nariz é composta por cartilagem. Como resultado, quando se olha para um crânio, o nariz está ausente. O osso nasal é um de um par de ossos que se encontra sob a raiz e a ponte do nariz. O osso nasal articula-se superiormente com o osso frontal eA cartilagem septal é uma cartilagem hialina flexível ligada ao osso nasal, formando o dorso nasal. A cartilagem alar é constituída pelo ápice do nariz e rodeia o nariz.
Figura 3: Via aérea superior
O septo nasal é formado anteriormente por uma porção da cartilagem septal (a porção flexível que se pode tocar com os dedos) e posteriormente pela placa perpendicular do osso etmoide (um osso craniano localizado imediatamente a seguir aos ossos nasais) e pelos finos ossos do vómer (cujo nomeCada parede lateral da cavidade nasal tem três projecções ósseas, designadas por conchas nasais superior, média e inferior. As conchas inferiores são ossos separados, enquanto as conchas superior e média são porções do osso etmoide. As conchas servem para aumentar a área de superfície da cavidade nasal e para interromper o fluxo de ar quando este entra no nariz, fazendo com que o arAs conchas e os meatos também conservam água e evitam a desidratação do epitélio nasal ao reterem água durante a expiração. O assoalho da cavidade nasal é composto pelo palato. O palato duro na região anterior da cavidade nasal é composto por osso. O palato mole na porção posterior da cavidade nasal é composto porO ar sai das cavidades nasais através das narinas internas e passa para a faringe.
Vários ossos que ajudam a formar as paredes da cavidade nasal têm espaços que contêm ar, chamados seios paranasais, que servem para aquecer e humidificar o ar que entra. Os seios paranasais são revestidos por uma mucosa. Cada seio paranasal tem o nome do seu osso associado: seio frontal, seio maxilar, seio esfenoidal e seio etmoidal. Os seios paranasais produzem muco e aliviam o peso do crânio.
As narinas e a porção anterior das cavidades nasais são revestidas por membranas mucosas, contendo glândulas sebáceas e folículos pilosos que servem para impedir a passagem de grandes detritos, como a sujidade, através da cavidade nasal. Um epitélio olfativo utilizado para detetar odores encontra-se mais profundamente na cavidade nasal.
As conchas, os meatos e os seios paranasais são revestidos por um epitélio respiratório composto por epitélio colunar pseudo-estratificado ciliado. O epitélio contém células caliciformes, uma das células epiteliais colunares especializadas que produzem muco para reter os detritos. Os cílios do epitélio respiratório ajudam a remover o muco e os detritos da cavidade nasal com um movimento de batimento constante, varrendoCuriosamente, o ar frio abranda o movimento dos cílios, resultando na acumulação de muco que, por sua vez, pode levar a um corrimento nasal durante o tempo frio. Este epitélio húmido tem a função de aquecer e humidificar o ar que entra. Os capilares localizados logo abaixo do epitélio nasal aquecem o ar por convecção. As células serosas e produtoras de muco também segregam oAs células imunitárias que patrulham o tecido conjuntivo profundo do epitélio respiratório proporcionam uma proteção adicional.
Figura 4 - O epitélio respiratório é um epitélio colunar pseudo-estratificado ciliado. As glândulas seromucosas fornecem muco lubrificante. LM × 680. (Micrografia fornecida pelos Regentes da Faculdade de Medicina da Universidade de Michigan © 2012)
Veja o WebScope da Universidade de Michigan para explorar a amostra de tecido em maior pormenor.Faringe
A faringe é um tubo formado por músculo esquelético e revestido por uma mucosa que é contínua com a das cavidades nasais. A faringe divide-se em três grandes regiões: a nasofaringe, a orofaringe e a laringofaringe.
Figura 5 - A faringe é dividida em três regiões: nasofaringe, orofaringe e laringofaringe.
A nasofaringe é ladeada pelas conchas da cavidade nasal e serve apenas como via aérea. Na parte superior da nasofaringe encontram-se as amígdalas faríngeas. A amígdala faríngea, também chamada de adenoide, é um agregado de tecido reticular linfoide semelhante a um nódulo linfático que se encontra na porção superior da nasofaringe. A função da amígdala faríngea não é bem compreendida, mas contémAs amígdalas faríngeas são grandes nas crianças, mas, curiosamente, tendem a regredir com a idade e podem mesmo desaparecer. A úvula é uma pequena estrutura bulbosa, em forma de lágrima, localizada no ápice do palato mole. Tanto a úvula como o palato mole movem-se como umaAlém disso, as trompas auditivas (de Eustáquio), que se ligam a cada cavidade do ouvido médio, abrem-se para a nasofaringe. Esta ligação é a razão pela qual as constipações conduzem frequentemente a infecções dos ouvidos.
A orofaringe é uma passagem de ar e de alimentos. A orofaringe é limitada superiormente pela nasofaringe e anteriormente pela cavidade oral. A fauces é a abertura na ligação entre a cavidade oral e a orofaringe. À medida que a nasofaringe se transforma em orofaringe, o epitélio muda de epitélio colunar pseudo-estratificado ciliado para epitélio escamoso estratificado. A orofaringeA amígdala palatina é uma de um par de estruturas localizadas lateralmente na orofaringe, na área das fauces. A amígdala lingual está localizada na base da língua. Semelhante à amígdala faríngea, as amígdalas palatina e lingual são compostas por tecido linfoide e capturam e destroem os agentes patogénicos que entram no corpo através deas cavidades orais ou nasais.
A laringofaringe é inferior à orofaringe e posterior à laringe, continuando o trajeto do material ingerido e do ar até à sua extremidade inferior, onde os sistemas digestivo e respiratório divergem. O epitélio escamoso estratificado da orofaringe é contínuo com a laringofaringe. Anteriormente, a laringofaringe abre-se na laringe, enquanto que posteriormente entra no esófago.
Laringe
A laringe é uma estrutura cartilaginosa inferior à laringofaringe que liga a faringe à traqueia e ajuda a regular o volume de ar que entra e sai dos pulmões. A estrutura da laringe é formada por várias peças de cartilagem. Três grandes peças de cartilagem - a cartilagem tiroide (anterior), a epiglote (superior) e a cartilagem cricoide (inferior) - formam a estrutura principal daA cartilagem tiroide é a maior peça de cartilagem que compõe a laringe. A cartilagem tiroide consiste na proeminência laríngea, ou "pomo de Adão", que tende a ser mais proeminente no sexo masculino. A cartilagem cricoide espessa forma um anel, com uma região posterior larga e uma região anterior mais fina. Três cartilagens menores e emparelhadas - as aritenóides, corniculadas ecuneiformes - ligam-se à epiglote e às cordas vocais e ao músculo que ajuda a mover as cordas vocais para produzir a fala.
Figura 6 - A laringe estende-se desde a laringofaringe e o osso hioide até à traqueia.
Figura 7: As cordas vocais verdadeiras e as pregas vestibulares da laringe são vistas inferiormente a partir da laringofaringe.
A epiglote, ligada à cartilagem tiroide, é uma peça muito flexível de cartilagem elástica que cobre a abertura da traqueia. Quando na posição "fechada", a extremidade não ligada da epiglote repousa sobre a glote. A glote é composta pelas pregas vestibulares, pelas cordas vocais verdadeiras e pelo espaço entre estas pregas. Uma prega vestibular, ou corda vocal falsa, é um par de pregassecções de membrana mucosa. Uma corda vocal verdadeira é uma das pregas membranosas brancas fixadas por músculo às cartilagens tiroide e aritenoide da laringe nos seus bordos exteriores. Os bordos interiores das cordas vocais verdadeiras são livres, permitindo a oscilação para produzir som. O tamanho das pregas membranosas das cordas vocais verdadeiras difere entre indivíduos, produzindo vozes com diferentes intervalos de altura.O ato de engolir faz com que a faringe e a laringe se elevem para cima, permitindo que a faringe se expanda e que a epiglote da laringe se desloque para baixo, fechando a abertura da traqueia. Estes movimentos produzem uma área maior para a passagem dos alimentos, ao mesmo tempo que impedem a entrada de alimentos e bebidas na traqueia.
Contínua com a laringofaringe, a porção superior da laringe é revestida por epitélio escamoso estratificado, que transita para epitélio colunar pseudo-estratificado ciliado que contém células caliciformes. À semelhança da cavidade nasal e da nasofaringe, este epitélio especializado produz muco para reter detritos e agentes patogénicos à medida que entram na traqueia.laringofaringe, onde pode ser engolido pelo esófago.
Traqueia
A traqueia (traqueia) estende-se da laringe em direção aos pulmões. A traqueia é formada por 16 a 20 peças de cartilagem hialina em forma de C, empilhadas e ligadas por tecido conjuntivo denso. O músculo traqueal e o tecido conjuntivo elástico formam a membrana fibroelástica, uma membrana flexível que fecha a superfície posterior da traqueia, ligando as cartilagens em forma de C. AA membrana fibroelástica permite que a traqueia se estique e expanda ligeiramente durante a inspiração e a expiração, enquanto os anéis de cartilagem fornecem suporte estrutural e impedem o colapso da traqueia. Além disso, o músculo traqueal pode ser contraído para forçar o ar através da traqueia durante a expiração. A traqueia é revestida por epitélio colunar pseudoestratificado ciliado, que éO esófago confina com a traqueia posteriormente.
Figura 8: (a) O tubo traqueal é formado por pedaços de cartilagem hialina empilhados em forma de C. (b) A camada visível nesta secção transversal do tecido da parede traqueal entre a cartilagem hialina e o lúmen da traqueia é a mucosa, que é composta por epitélio colunar pseudo-estratificado ciliado que contém células caliciformes. LM × 1220. (Micrografia fornecida pelos Regentes da Universidade deEscola de Medicina de Michigan © 2012)
Árvore brônquica
A traqueia ramifica-se nos brônquios primários direito e esquerdo na carina. Estes brônquios também são revestidos por epitélio colunar pseudo-estratificado ciliado que contém células caliciformes produtoras de muco. A carina é uma estrutura elevada que contém tecido nervoso especializado que induz uma tosse violenta em caso de presença de um corpo estranho, como um alimento. Anéis de cartilagem, semelhantes aos da traqueia,Os brônquios primários entram nos pulmões no hilo, uma região côncava onde os vasos sanguíneos, os vasos linfáticos e os nervos também entram nos pulmões. Os brônquios continuam a ramificar-se em uma árvore brônquica. Uma árvore brônquica (ou árvore respiratória) é o termo coletivo utilizado para estes brônquios com múltiplas ramificações. A principal função dos brônquios,A mucosa, tal como outras estruturas da zona condutora, tem como função proporcionar uma passagem para o ar entrar e sair de cada pulmão. Além disso, a mucosa retém os resíduos e os agentes patogénicos.
Um bronquíolo ramifica-se a partir dos brônquios terciários. Os bronquíolos, que têm cerca de 1 mm de diâmetro, ramificam-se ainda mais até se tornarem os minúsculos bronquíolos terminais, que conduzem às estruturas de troca gasosa. Existem mais de 1000 bronquíolos terminais em cada pulmão. As paredes musculares dos bronquíolos não contêm cartilagem como as dos brônquios. Esta parede muscular pode alterar o tamanho doso tubo para aumentar ou diminuir o fluxo de ar através do tubo.
Zona respiratória
Em contraste com a zona condutora, a zona respiratória inclui estruturas que estão diretamente envolvidas nas trocas gasosas. A zona respiratória começa onde os bronquíolos terminais se juntam a um bronquíolo respiratório, o tipo mais pequeno de bronquíolo, que depois conduz a um ducto alveolar, abrindo num conjunto de alvéolos.
Figura 9: Os bronquíolos conduzem aos sacos alveolares na zona respiratória, onde ocorrem as trocas gasosas.
Alvéolos
Um ducto alveolar é um tubo composto por músculo liso e tecido conjuntivo, que se abre num conjunto de alvéolos. Um alvéolo é um dos muitos sacos pequenos, semelhantes a uvas, que estão ligados aos ductos alveolares.
Um saco alveolar é um aglomerado de muitos alvéolos individuais responsáveis pelas trocas gasosas. Um alvéolo tem aproximadamente 200 mm de diâmetro com paredes elásticas que permitem que o alvéolo se estique durante a entrada de ar, o que aumenta muito a área de superfície disponível para as trocas gasosas. Os alvéolos estão ligados aos seus vizinhos por poros alveolares, que ajudam a manter uma pressão de ar igual em todo oalvéolos e pulmão.
Figura 10. (a) O alvéolo é responsável pelas trocas gasosas. (b) Uma micrografia mostra as estruturas alveolares no tecido pulmonar. LM × 178. (Micrografia fornecida pelos Regentes da Faculdade de Medicina da Universidade de Michigan © 2012)
A parede alveolar é constituída por três tipos principais de células: células alveolares de tipo I, células alveolares de tipo II e macrófagos alveolares. Uma célula alveolar de tipo I é uma célula epitelial escamosa dos alvéolos, que constitui até 97 por cento da área da superfície alveolar. Estas células têm cerca de 25 nm de espessura e são altamente permeáveis aos gases. Uma célula alveolar de tipo II está intercalada entre as células de tipo I eO surfactante pulmonar é uma substância composta por fosfolípidos e proteínas que reduz a tensão superficial dos alvéolos. O macrófago alveolar, uma célula fagocítica do sistema imunitário que remove os detritos e os agentes patogénicos que atingiram os alvéolos, vagueia à volta da parede alveolar.
O epitélio escamoso simples formado pelas células alveolares de tipo I está ligado a uma membrana basal fina e elástica. Este epitélio é extremamente fino e faz fronteira com a membrana endotelial dos capilares. Em conjunto, as membranas dos alvéolos e dos capilares formam uma membrana respiratória com cerca de 0,5 mm de espessura. A membrana respiratória permite a passagem dos gases por difusão simples, permitindo que o oxigéniopara ser recolhido pelo sangue para transporte e o CO 2 para ser libertado no ar dos alvéolos.
Doenças do aparelho respiratório: Asma
A asma é uma doença comum que afecta os pulmões, tanto em adultos como em crianças. Cerca de 8,2% dos adultos (18,7 milhões) e 9,4% das crianças (7 milhões) nos Estados Unidos sofrem de asma. Além disso, a asma é a causa mais frequente de hospitalização em crianças.
A asma é uma doença crónica caracterizada por inflamação e edema das vias respiratórias e broncoespasmos (ou seja, constrição dos bronquíolos), que podem impedir a entrada de ar nos pulmões. Além disso, pode ocorrer uma secreção excessiva de muco, o que contribui ainda mais para a oclusão das vias respiratórias. As células do sistema imunitário, como os eosinófilos e as células mononucleares, podem também estar envolvidas na infiltração doparedes dos brônquios e bronquíolos.
Um ataque pode ser desencadeado por factores ambientais, como poeira, pólen, pêlos de animais domésticos ou pêlos, alterações climáticas, bolor, fumo de tabaco e infecções respiratórias, ou por exercício e stress.
Figura 11. (a) O tecido pulmonar normal não tem as características do tecido pulmonar durante (b) uma crise de asma, que incluem mucosa espessada, aumento das células caliciformes produtoras de muco e infiltrados de eosinófilos.
Os sintomas de um ataque de asma envolvem tosse, falta de ar, pieira e aperto no peito. Os sintomas de um ataque de asma grave que requer atenção médica imediata incluem dificuldade em respirar que resulta em lábios ou rosto azulados (cianóticos), confusão, sonolência, pulso rápido, suores e ansiedade grave.Os tratamentos a longo prazo são utilizados para as pessoas com asma mais grave. Os medicamentos a curto prazo e de ação rápida utilizados para tratar um ataque de asma são normalmente administrados através de um inalador. Para crianças pequenas ou indivíduos que têm dificuldade em utilizar um inalador, os medicamentos para a asma podem ser administrados através de um nebulizador.
Em muitos casos, a causa subjacente da doença é desconhecida. No entanto, estudos recentes demonstraram que certos vírus, como o rinovírus humano C (HRVC), e as bactérias Mycoplasma pneumoniae e Chlamydia pneumoniae que são contraídas na infância ou na primeira infância, podem contribuir para o desenvolvimento de muitos casos de asma.