VI - Fisiologia Renal - 1 - Líquidos Corporais

1 – Líquidos: Extracelular e Intracelular e Edema

Em condições de equilíbrio dinâmico, como as exigidas para a homeostasia, o volume total dos líquidos corporais, as quantidades totais de solutos e suas concentrações permanecem relativamente constantes. A ingestão de água é contrabalançada pela sua utilização pelo organismo.

A evaporação de líquido pelo trato respiratório e a difusão através da pele constituem as denominadas perdas insensíveis. O restante das perdas ocorre principalmente através das fezes, do suor e da urina excretada pelos rins, constituindo as perdas sensíveis de água.

Os líquidos corporais totais encontram-se distribuídos em dois compartimentos principais: o líquido extracelular e o líquido intracelular.

Por sua vez, o líquido extracelular é subdividido em líquido intersticial e plasma sanguíneo. No ser humano adulto a água corresponde a cerca de 60% da massa corporal. À medida que o indivíduo envelhece, a porcentagem de líquido em relação à massa corporal diminui gradualmente. O líquido contido em cada célula tem sua própria mistura de diferentes constituintes; todavia, as concentrações destas substâncias são semelhantes, se compararmos uma célula com as demais. Os líquidos extracelulares possuem aproximadamente a mesma composição, exceto pelas proteínas, que são encontradas em maior concentração no plasma.

O sangue contém tanto líquido extracelular (o líquido do plasma) quanto líquido intracelular (o líquido contido nos eritrócitos). Todavia, o sangue é considerado como um líquido separado, uma vez que é contido numa câmara própria: o sistema circulatório. O volume sanguíneo é especialmente importante no controle da dinâmica cardiovascular. 

O hematócrito é a fração do sangue constituída pelos eritrócitos.

Como o plasma e o líquido intersticial são separados apenas pelas membranas altamente permeáveis dos capilares, suas composições iônicas são semelhantes. Entretanto, o plasma apresenta maior concentração de proteínas. 

O líquido intracelular é separado do líquido extracelular por uma membrana celular seletiva, que é altamente permeável à água, mas não à maioria dos eletrólitos existentes no organismo. Essa seletividade da membrana celular mantém a composição líquida no interior das células, que, como já dissemos,  é semelhante nas diferentes células do organismo.

Em contraste com o líquido extracelular, o líquido intracelular contém apenas pequenas quantidades de íons sódio, cloro e quase nenhum cálcio. Inversamente, contém grandes quantidades de íons potássio e fósforo.

As quantidades relativas de líquido extracelular distribuída entre o plasma e os espaços intersticiais são determinadas principalmente pelo equilíbrio das forças hidrostática e coloidosmótica através da membrana capilar. Por outro lado, a distribuição de líquido entre os compartimentos intracelular e extracelular é determinada principalmente pelo efeito osmótico dos solutos que atuam através da membrana celular. As membranas celulares são altamente permeáveis à água, de modo que o líquido intracelular permanece isotônico em relação ao líquido extracelular.

A osmose refere-se à difusão efetiva de água de uma região onde ela existe em alta concentração, para uma região onde esta concentração é menor. O número total de partículas numa solução é medido em termos de osmols. Um osmol é igual a 1 mol de partículas de soluto. Quando uma molécula sofre dissociação em dois íons, como ocorre com o cloreto de sódio ao sofrer ionização, a solução contendo 1 mol/litro passa a ter uma concentração osmótica de 2 osm/litro.

A concentração osmolar de uma solução é denominada osmolalidade quando expressa em osmoles por quilograma de água; e é denominada osmolaridade, quando expressa em osmoles por litro de solução. A osmose de moléculas de água através de uma membrana seletivamente permeável pode ser impedida pela aplicação de uma pressão em sentido oposto ao da osmose.

A quantidade precisa de pressão necessária para impedir a osmose é denominada pressão osmótica. Quando uma célula é colocada numa solução de igual concentração ou isotônica, o volume da célula permanece inalterado. Quando uma célula é colocada numa solução de menor concentração, o volume da célula aumenta. Quando uma célula é colocada numa solução de maior concentração, o volume da célula diminui.

Quando uma solução salina isotônica ao líquido extracelular é adicionada a ele, não ocorre osmose através das membranas celulares. Quando adiciona-se uma solução hipertônica ao líquido extracelular, ocorre osmose de água das células para o compartimento extracelular. Quando uma solução hipotônica é adicionada ao líquido extracelular, parte da água extracelular difunde-se para o interior das células até que os compartimentos intracelular e extracelular tenham a mesma osmolaridade.

Na administração de soluções por via venosa com o objetivo de proporcionar nutrição a indivíduos que não podem ingerir quantidades adequadas de alimentos, as concentrações de substâncias osmoticamente ativas devem ser ajustadas para tornar as soluções quase isotônicas; ou então devem ser administradas com lentidão suficiente para não comprometer o equilíbrio osmótico dos líquidos corporais.

O edema refere-se à presença de líquido em excesso nos tecidos corporais. Na maioria dos casos, o edema ocorre no compartimento de líquido extracelular. 

Duas condições favorecem  o edema intracelular: a depressão dos sistemas metabólicos dos tecidos e a falta de nutrição adequada para as células. Além disso, pode ocorrer edema intracelular em tecidos inflamados.

No caso de edema extracelular, duas causas gerais se fazem presentes: o extravasamento anormal de líquido do plasma para os espaços intersticiais através dos capilares e a incapacidade dos vasos linfáticos drenarem o líquido do interstício de volta ao sangue.

     O extravasamento de líquidos e proteínas para o espaço intersticial é aumentado pelos seguintes fatores:

(1) aumento da pressão capilar;    

(2)diminuição das proteínas plasmáticas, causando redução da pressão coloidosmotica do plasma; 

(3) aumento da permeabilidade capilar, o  que   permite o extravasamento   excessivo  de  proteínas   e   de     líquidos através dos poros. 

O bloqueio linfático é um quarto fator que leva à formação de edema intersticial.

V - Fisiologia Gastrointestinal - 4

4 – Distúrbios Gastrintestinais

Gastrite: O termo gastrite significa inflamação da mucosa gástrica. Em alguns casos, a gastrite pode ser aguda e grave, com escoriação ulcerativa da mucosa gástrica pelas secreções pépticas do próprio estômago. Pesquisas recentes sugerem que boa parte dos casos de gastrite é possivelmente causada por uma infecção bacteriana crônica por Helicobacter pylori. Tal infecção é tratada com sucesso pela administração de um esquema intensivo de medicamentos anti-bacterianos como o metronidazol e o bismuto.

Algumas substâncias têm efeito irritativo sobre a mucosa gástrica causando gastrite aguda ou crônica. Dessas substâncias, as duas mais comuns são o álcool e a aspirina.

Atrofia gástrica: Em muitos portadores de gastrite crônica, a mucosa gradualmente se atrofia até restar pouca ou nenhuma atividade das glândulas gástricas. A perda das secreções gástricas na atrofia do estômago causa acloridria e, ocasionalmente, anemia perniciosa.

Em geral, quando o ácido não é secretado, a pepsina também não é secretada, e, ainda que o seja, a ausência de ácido impede seu funcionamento porque a pepsina exige meio ácido para sua atividade.

Assim, quando há acloridria, resulta na perda de quase toda a função digestiva do estômago.

Anemia perniciosa na atrofia gástrica: A anemia perniciosa freqüentemente acompanha a acloridria e a atrofia gástrica. A deficiência do fator intrínseco de Castle e a incapacidade de utilizar a vitamina B12 provoca insuficiência na maturação das hemácias na medula óssea, resultando em anemia perniciosa.

Úlcera péptica: Uma úlcera péptica é uma área escoriada da mucosa, causada pela ação digestiva do suco gástrico. Os locais mais afetados são a primeira porção do duodeno e a parte terminal do estômago. 

A úlcera péptica é causada por uma secreção excessiva de suco gástrico em relação ao grau de proteção da mucosa do estômago, no duodeno, resulta da insuficiência da neutralização do ácido gástrico pelos sucos duodenais. Além da proteção da mucosa pelo muco, o duodeno normalmente é protegido pela alcalinidade da secreção pancreática, pela bile e pelas secreções provenientes das grandes glândulas de Brunner situadas na primeira porção do duodeno.  Essas secreções contém grande quantidade de bicarbonato de sódio, que neutraliza o ácido clorídrico do suco gástrico, inativando assim a pepsina e impedindo a digestão da mucosa duodenal.

À semelhança com a gastrite, as principais causas específicas de úlcera péptica no ser humano são a infecção crônica pelo Helicobacter pylori e o aumento da secreção dos sucos ácido-pépticos. No entanto, nota-se que a simples presença do Helicobacter pylori não é determinante para o aparecimento de gastrite ou úlcera, não sendo recomendável o tratamento com antibióticos no caso de pacientes assintomáticos. Existindo a úlcera, o tratamento inclui o uso de antibióticos como a tetraciclina, medicamentos supressores da produção de ácido, particularmente a ranitidina, e drogas anti-histamínicas que bloqueiam o efeito estimulante da histamina sobre os receptores H2 das glândulas gástricas.

Disabsorção no Intestino Delgado – Espru: Ocasionalmente, as substâncias nutrientes não são absorvidas de maneira adequada pelo intestino delgado, embora o alimento seja bem digerido. As doenças que causam redução da capacidade de absorção da mucosa recebem a denominação genérica de espru. Um tipo de espru, conhecido como doença celíaca (em crianças), resulta dos efeitos tóxicos do glúten, uma proteína presente em grãos de trigo e centeio.

Nas pessoas suscetíveis, o glúten causa a destruição das vilosidades, talvez como conseqüência de uma reação imunológica ou alérgica. A remoção do trigo ou do centeio da dieta, principalmente nas crianças com essa doença, não raro produz uma cura aparentemente milagrosa, em questão de semanas. Nas etapas iniciais do espru, a absorção de gorduras está mais prejudicada do que a absorção de outros produtos da digestão.

A gordura aparece nas fezes quase inteiramente sob a forma de sabões, e não como gordura neutra não-digerida. Nessa fase do espru, a afecção é muitas vezes denominada esteatorréia idiopática, o que significa simplesmente excesso de gordura nas fezes.

Nos casos mais graves de espru, ocorre grande redução na absorção de proteínas, carboidratos, cálcio, vitamina K, ácido fólico, vitamina B12 e outras substâncias.

Constipação: A constipação consiste no movimento vagaroso das fezes ao longo do intestino grosso, geralmente associada a grande quantidade de fezes no cólon ascendente. Essas fezes se tornam secas e endurecidas, em função da perda de líquido, resultado da sua permanência por tempo excessivo nos intestinos. 

Uma causa freqüente de constipação são os hábitos intestinais irregulares.

Diarréia: A diarréia, que é o inverso da constipação, resulta do rápido deslocamento da matéria fecal ao longo do intestino grosso. A principal causa de diarréia são as infecções do trato gastrintestinal, denominadas enterites. É um mecanismo importante para livrar o tubo intestinal de infecções.

De particular interesse é a diarréia causada pelo cólera. A toxina do cólera estimula diretamente a liberação excessiva de  líquido e a perda de eletrólitos pelas criptas de Lieberkuhn no  íleo distal e no cólon. O elemento mais importante do tratamento é simplesmente a reposição de líquido e eletrólitos na mesma velocidade com que são perdidos.

Vômito: O vômito é o meio pelo qual a porção superior do trato digestivo se livra de seu conteúdo, quando o tubo digestivo sofre irritação, distensão ou mesmo excitação excessiva. Sinais nervosos aferentes são transmitidos por vias aferentes vagais e simpáticas até o centro do vômito no tronco cerebral. São então produzidas reações motoras automáticas que causam o vômito.

V - Fisiologia Gastrointestinal - 3

3 – Digestão e Absorção

O organismo, além de pequenas quantidades de vitaminas e minerais, depende de alimentos que genericamente classificados como: carboidratos, gorduras e proteínas. Os carboidratos, as gorduras e as proteínas devem ser digeridos, isto é, serem fracionados em partículas menores e quimicamente mais simples, para serem absorvidos.

Quase todos os carboidratos da dieta são polissacarídeos de grande porte ou dissacarídeos, e ambos são associações de monossacarídeos, ligados entre si. Os carboidratos são digeridos até seus monossacarídeos constituintes por hidrólise. Quase toda a gordura da dieta consiste em triglicerídeos, que são combinações de três moléculas de ácidos graxos com uma única molécula de glicerol.

A digestão dos triglicerídeos também é feita por enzimas num processo de hidrólise. As proteínas são formadas por aminoácidos unidos através de ligações peptídicas e são decompostas em aminoácidos, também por hidrólise. Todas as enzimas digestivas são proteínas. As três fontes principais de carboidratos na dieta humana são: a sacarose, do açucar; a lactose, do leite; e os amidos, presentes principalmente nos grãos.

Os carboidratos são hidrolisados até os monossacarídeos glicose, galactose e frutose. A hidrólise do amido começa na boca sob a influência da enzima ptialina, presente na saliva, a seguir o ácido clorídrico do estômago provoca uma pequena quantidade adicional de hidrólise e, finalmente, a maior parte da hidrólise ocorre na porção superior do intestino delgado, sob a influência da enzima amilase pancreática.

Embora pequena quantidade de gordura possa ser digerida no estômago, sob a ação da lipase gástrica, quase toda a digestão da gordura ocorre no intestino delgado pela ação da lipase pancreática. A primeira etapa na digestão das gorduras é a emulsificação pelos sais biliares secretados na bile pelo fígado. Os sais biliares atuam como detergente, fragmentando as partículas de gordura.

Sob a influência da lipase pancreática, a maior parte da gordura é decomposta em ácidos graxos e monoglicerídeos. As proteínas da dieta são de origem animal ou vegetal, sendo digeridas principalmente no estômago e na porção superior do intestino delgado. Uma pequena parte da digestão protéica ocorre no estômago pela enzima pepsina, que atua melhor em pH ácido. Portanto, o ácido clorídrico é essencial para essa etapa do processo de digestão.

As proteínas são a seguir digeridas no trecho superior do intestino delgado pela ação de enzimas pancreáticas, como a tripsina. O estômago é área de pouca absorção no trato digestivo. A maior parte da absorção ocorre no intestino delgado, que possui vilosidades na mucosa.

As células epiteliais na superfície das vilosidades são caracterizadas por terem borda em escova, que caracteriza as microvilosidades. Essa vilosidade e microvilosidades ampliam significativamente a área da mucosa intestinal que entra em contato com o alimento. A absorção através da mucosa gastrintestinal ocorre por transporte ativo e por difusão. O intestino grosso pode absorver água e íons, embora não possa absorver quase nenhum nutriente.

Numerosas bactérias, principalmente os bacilos colônicos, estão presentes no cólon absortivo (metade proximal do intestino grosso). É a chamada flora intestinal.  Da sua atividade depende a formação de várias substâncias, como a vitamina K, a tiamina e a riboflavina, bem como a defesa contra organismos potencialmente patogênicos.

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V - Fisiologia Gastrointestinal - 2

2 – Funções Secretoras do Trato Digestivo

No trato gastrintestinal, as glândulas têm duas funções básicas: secreção de enzimas digestivas e produção de muco para lubrificação e proteção de todas as partes do trato digestivo. A maioria das secreções digestivas é liberada em resposta à presença de alimentos.

As células mucosas expelem seu muco pela superfície epitelial do tubo digestivo, atuando na sua lubrificação  e protegendo-o   de escoriações e contra uma eventual autodigestão. No intestino delgado, as criptas de Lieberkühn contém células secretoras especializadas. 

Também estão associadas ao trato digestivo as glândulas salivares, o pâncreas e o fígado.

As glândulas salivares, em função da sua localização,  são denominadas: parótidas, submandibulares e sublinguais.

 A saliva contém dois tipos principais de secreção protéica: a ptialina ou amilase salivar e a mucina, que tem funções de lubrificação e proteção. A saliva tem pH entre 6,0 e 7,4. As glândulas salivares são controladas principalmente por sinais nervosos parassimpáticos provenientes dos núcleos salivares localizados no tronco encefálico, que são excitados pelo paladar e pela estimulação tátil da língua e de outras áreas da boca. 

As secreções esofágicas são de caráter inteiramente mucóide e basicamente proporcionam lubrificação para a deglutição.

No estômago, as glândulas oxínticas secretam ácido clorídrico, pepsinogênio, o fator intrínseco (Fator intrínseco: é um componente da secreção gástrica indispensável. É uma proteína  que forma com a vitamina B₁₂     um complexo resistente à hidrólise e que, reconhecido por receptores nas células da mucosa do intestino delgado, é absorvido. Sem esta proteína não há absorção da proteína)  e muco. As glândulas pilóricas, localizadas no antro, secretam o hormônio gastrina. As glândulas oxínticas são compostas de: células mucosas, que secretam principalmente muco; células pépticas ou principais, que secretam grandes quantidades de pepsinogênio, precursor da pepsina e as células parietais ou oxínticas, que secretam o ácido clorídrico e o fator intrínseco de Castle.

O fator intrínseco de Castle é essencial para a absorção de vitamina B12 no íleo. Quando as células gástricas produtoras de ácido são destruídas, o que ocorre freqüentemente na gastrite crônica, a pessoa não apenas desenvolve acloridria, mas também desenvolve anemia perniciosa, devido à não-maturação das hemácias pela ausência de vitamina B12 para estimulação da medula óssea. 

Cerca de metade dos sinais nervosos que chegam ao estômago e aí estimulam a secreção gástrica, partem dos núcleos motores dorsais do vago e, via suas ramificações, passa  primeiro para o sistema nervoso entérico da parede gástrica e, daí, para as glândulas gástricas. A outra metade dos sinais nervosos estimuladores da secreção é gerada por reflexos locais no estômago, envolvendo o sistema nervoso entérico.

A maioria dos nervos secretores libera acetilcolina em suas terminações nas células glandulares, o que, por sua vez, estimula a atividade dessas células. Os sinais provenientes dos ramos do nervo vago e os oriundos dos reflexos entéricos locais, além de causarem estimulação direta da secreção glandular de sucos gástricos, fazem com que a mucosa do antro gástrico secrete o hormônio gastrina.

É lançado no sangue e transportado para as glândulas oxínticas onde estimula as células parietais de maneira muito intensa. A histamina também estimula a secreção de ácido pela estimulação dos receptores H2 das células parietais. A histamina é um co-fator necessário para estimular a produção de ácido.

Sabemos que isto é verdade porque, quando a ação da histamina é bloqueada por uma substância anti-histamínica, como a cimetidina, nem a acetilcolina nem a gastrina conseguem causar secreção de quantidades significativas de ácido. O pepsinogênio é produzido pela estimulação das células pépticas pela acetilcolina liberada pelos nervo vago ou outros nervos entéricos ou pela estimulação em resposta à presença de ácido no estômago.

O excesso de ácido causa inibição da secreção gástrica por mecanismo de feedback negativo.

O produto pancreático exócrino é transportado pelo ducto pancreático até a ampola de Vater onde é lançado no duodeno. A tripsina é proteolítica e a amilase pancreática hidrolisa o amido, o glicogênio e a maioria dos outros carboidratos. A lipase pancreática é capaz de hidrolisar as gorduras neutras em ácidos graxos.* A secreção do inibidor da tripsina, que fica armazenado no citoplasma das células que envolvem as enzimas, impede a ativação da enzima dentro do órgão, o que levaria à  digestão do pâncreas. A tripsina, além de ativadora de seu precursor, o tripsinogênio, ativa também as demais enzimas proteolíticas. Portanto, a inibição de sua ativação também impede a ativação das demais. Quando o efeito do inibidor da tripsina é superado, como acontece no caso de oclusão do duto pancreático, ocorre a pancreatite aguda. Três estimulantes básicos são importantes para a indução da secreção pancreática: a acetilcolina, a colecistocinina e a secretina.

A secretina estimula a secreção de grande quantidade de bicarbonato que neutraliza a acidez do quimo. Uma das muitas funções do fígado é a de secretar bile. A bile tem duas importantes funções: facilitam a digestão e absorção de gorduras através da emulsificação das partículas grandes e serve como meio de excreção de elementos degradados presentes no sangue, como a bilirrubina, um produto final da destruição da hemoglobina.

As células hepáticas também formam diariamente sais biliares. O precursor dos sais biliares é o colesterol. Os sais biliares têm função emulsificadora e ajudam na absorção de ácidos graxos, colesterol e outros lipídios do tubo intestinal. Em condições anormais, o colesterol pode precipitar resultando na formação de cálculos biliares de colesterol.

Os cálculos frequentemente bloqueiam os ductos biliares e impedem a entrada das secreções hepáticas no intestino, além de causar dor intensa na região da vesícula biliar. Os centímetros iniciais da parede do duodeno possui as glândulas de Brunner, que produzem muco responsável pela proteção da mucosa contra a digestão pelo suco gástrico.

O líquido aquoso produzido pelas células caliciformes das glândulas contidas nas criptas de Lieberkühn fornece um veículo para a absorção de substâncias do quimo à medida que este entra em contato com as vilosidades. A mucosa do intestino grosso também apresenta muitas criptas de Lieberkühn, mas as vilosidades estão ausentes. A secreção preponderante no intestino grosso é o muco.

     No caso de uma infecção intestinal, o peristaltismo aumentado diminui a absorção de água e eletrólitos, e a diarreia resultante, que tem como objetivo livrar o organismo do agente infeccioso,  pode levar à desidratação.

V - Fisiologia Gastrointestinal - 1

                            

1 – Movimentação do Alimento Através do Trato, Controle Nervoso e Fluxo Sanguíneo

O trato gastrintestinal possui um sistema nervoso próprio, o sistema nervoso entérico, que se inicia no esôfago e estende-se até o ânus. O número de neurônios nesse sistema é de cerca de cem milhões, quase exatamente o mesmo que em toda a medula espinhal; isso indica a importância do sistema nervoso entérico para o controle da função gastrintestinal.

O sistema entérico é composto principalmente de dois plexos: um plexo externo, denominado mioentérico ou de Auerbach, e um plexo interno, denominado submucoso ou de Meissner. O plexo mioentérico controla principalmente os movimentos gastrintestinais e o plexo subsõamucoso controla a secreção epitelial gastrintestinal e o fluxo sanguíneo local.

As fibras simpáticas e parassimpáticas se conectam tanto com o plexo mioentérico como com o plexo submucoso. Embora o sistema nervoso entérico possa funcionar sozinho, a estimulação dos sistemas parassimpático e simpático pode causar ativação ou inibição adicional das funções gastrintestinais. A acetilcolina, na maioria das vezes, excita a atividade gastrintestinal.

A norepinefrina, por outro lado, quase sempre inibe a atividade gastrintestinal. Quase todas as fibras parassimpáticas que se dirigem ao trato gastrintestinal são ramificações do nervo vago. Quando estimuladas, aumentam a atividade de todo o sistema nervoso entérico, o que significa aumento da atividade da maioria das funções gastrintestinais. As fibras simpáticas que inervam o trato gastrintestinal originam-se na medula espinhal entre os segmentos T5 e L2. Em geral, a estimulação do sistema nervoso simpático inibe a atividade do trato gastrintestinal, causando efeitos essencialmente opostos aos do sistema parassimpático.

No trato gastrintestinal ocorrem dois tipos básicos de movimento: propulsivos e de mistura. O movimento propulsivo é caracterizado pelo peristaltismo, no qual um anel contrátil surge ao redor do intestino e, depois, move-se para adiante. Os movimentos de mistura são diferentes nas diversas partes do tubo alimentar. O processamento do alimento na boca ocorre principalmente através da mastigação, onde o alimento é cortado e triturado pelos dentes.

A maioria dos músculos da mastigação é inervada pelo ramo mandibular do trigêmeo. A mastigação auxilia na digestão do alimento por uma simples razão: como as enzimas digestivas atuam apenas nas superfícies das partículas alimentares, a velocidade da digestão depende muito da área total da superfície exposta às enzimas.

Durante a deglutição, o alimento passa para a faringe e desta para o esôfago. O palato mole é empurrado para cima, fechando a parte posterior das narinas. A epiglote movimenta-se para baixo fechando a laringe.

As funções motoras do estômago são três: armazenamento de grandes quantidades de alimento até que possam ser processadas no duodeno, mistura desse alimento com as secreções gástricas até formar-se uma mistura semilíquida denominada quimo e lenta passagem do alimento do estômago para o intestino delgado, em velocidade apropriada para que este realize adequadamente a digestão e a absorção.

Os sucos digestivos do estômago são secretados pelas glândulas gástricas, que recobrem quase toda a parede do corpo do estômago. Os vasos sanguíneos do sistema gastrintestinal fazem parte de um sistema amplo denominado circulação esplâncnica. O sistema está disposto de tal modo que todo o sangue que passa pelo intestino, pelo baço e pelo pâncreas flui para o fígado, através da veia porta.

No fígado, o sangue passa por milhões de finos sinusóides hepáticos e, por fim, sai pelas veias hepáticas, que desaguam na veia cava inferior. Esse fluxo sanguíneo secundário pelo fígado permite que as células reticuloendoteliais que revestem os sinusóides hepáticos removam bactérias e outras partículas que possam ter entrado no sangue provenientes do trato gastrintestinal, evitando assim que agentes potencialmente prejudiciais tenham acesso direto ao restante do corpo.

Nos sinusóides hepáticos, as células parenquimatosas principais do fígado, os hepatócitos, absorvem do sangue e armazenam temporariamente de metade a três quartos de todas as substâncias nutrientes absorvidas. Boa parte do processamento intermediário dessas substâncias ocorre também no fígado.

Em condições normais, o fluxo sanguíneo em cada área do trato gastrintestinal está diretamente relacionado ao nível da atividade local. Por exemplo, após uma refeição, há aumento da atividade motora, da atividade secretora e da atividade de absorção.

A estimulação dos nervos parassimpáticos que se dirigem ao estômago e à porção inferior do cólon aumenta o fluxo sanguíneo local, ao mesmo tempo que aumenta a secreção glandular. Uma estimulação simpática exerce o efeito oposto.

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IV - Fisiologia Respiratória - 4

4 – Patologias Pulmonares Específicas

Enfisema Pulmonar: O termo enfisema significa literalmente presença de ar nos espaços intersticiais de um tecido. Na patologia conhecida como Enfisema Pulmonar Crônico, o ar passa a ocupar um espaço anormal nas terminações distais dos bronquíolos  e também no tecido intersticial pulmonar. A doença se caracteriza por um dilatação excessiva dos alvéolos pulmonares e pela destruição de suas paredes (septos alveolares). Aparece com freqüência associado à bronquite crônica, constituindo uma Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica ou DPOC. 

 Para o aparecimento do enfisema, é importante ser considerada a deficiência da proteína alfa–1 antitripsina.

(O enfisema por deficiência de alfa-1-antitripsina é causado por uma herança genética que determina a ausência ou a presença insuficiente da proteína protetora alfa-1-antitripsina nos pulmões.
Nos indivíduos sadios, a AAT protege os pulmões de uma enzima chamada elastase neutrofílica, que ajuda o organismo, entre outras coisas, a combater bactérias. No entanto, ela pode ser danosa aos pulmões quando não há a AAT numa quantidade suficiente para neutralizá-la.
Para que a doença se manifeste, é necessário que o indivíduo herde dois genes anormais – um do pai e outro da mãe. Quando só é herdado um gene anormal , o indivíduo é considerado portador, podendo ter seus níveis de AAT abaixo do normal e com riscos de saúde muito menores do que nos pacientes com deficiência grave. Aquelas pessoas que fumam e tem a deficiência desta proteína, tem uma chance maior de desenvolver o enfisema pulmonar, por conta desse desequilíbrio entre os níveis de elastase e anti-elastase.)

 Os principais eventos fisiopatológicos causadores do enfisema são: a infecção crônica, causada pela inalação de fumaça ou agentes irritantes; obstrução crônica de vias aéreas devido ao excesso de muco e edema inflamatório e, por último, a retenção de ar nos alvéolos  e sua hiper-distensão devida à obstrução dos bronquíolos.

No enfisema crônico, a perda de grandes áreas do parênquima pulmonar diminui muito a capacidade de difusão dos pulmões, o que reduz proporcionalmente  a sua capacidade  de oxigenar o sangue e excretar o dióxido de carbono. A diminuição do parênquima também provoca diminuição da vascularização pulmonar, podendo ocasionar sobrecarga no lado direito do coração e consequente insuficiência cardíaca direita.

O resultado total de todos estes efeitos é uma dispnéia grave, prolongada, devastadora, que pode permanecer por anos, até que a hipóxia e a hipercapnia causem a morte.

Pneumonia: O termo pneumonia inclui qualquer condição inflamatória do pulmão, na qual alguns ou todos os alvéolos estão preenchidos com líquido e células sanguíneas. Um tipo comum de pneumonia é a pneumonia bacteriana, causada por pneumococos.

Essa doença começa com uma infecção alveolar; a membrana pulmonar fica inflamada e intensamente permeável, de modo que líquido e até mesmo hemácias e leucócitos passam do sangue para os alvéolos. Dessa maneira, os alvéolos infectados vão sendo progressivamente preenchidos com líquido e células, e a infecção se dissemina pela passagem de bactérias de alvéolo para alvéolo. Eventualmente, extensas áreas pulmonares, algumas vezes lobos inteiros ou mesmo um pulmão, tornam-se “consolidadas”, o que significa que estão cheias de líquido e restos celulares.

Na pneumonia, a função pulmonar se altera nas diferentes fases da doença. Nas fases iniciais, o processo pneumônico pode  estar localizado em apenas um pulmão; a ventilação alveolar está seriamente reduzida, enquanto o sangue continua fluindo normalmente pelo pulmão. Isto resulta em duas grandes anomalias: (1) redução da área total da superfície disponível da membrana respiratória e (2) diminuição da relação ventilação/perfusão.

Essas alterações provocam redução da capacidade de difusão pulmonar, que resulta em hipoxemia (diminuição do oxigênio no sangue) e hipercapnia (aumento do dióxido de carbono no sangue).

Atelectasia: Atelectasia significa o colapso dos alvéolos e pode ocorrer numa área localizada do pulmão, num lobo ou num pulmão inteiro. Suas causas mais comuns são a obstrução das vias aéreas ou falta de surfactante no líquido que reveste os alvéolos.

A obstrução resulta do bloqueio de muitos brônquios pequenos ou da obstrução de um brônquio principal por um tampão mucoso ou algum objeto sólido como um câncer. A substância surfactante é secretada por células epiteliais alveolares especiais e lançada nos líquidos que revestem os alvéolos. Esta substância diminui a tensão superficial nos alvéolos e impede o colapso alveolar.

Em muitas situações, tal como a doença da membrana hialina ou síndrome da angústia respiratória, que freqüentemente ocorre em recém-nascidos prematuros, a quantidade de surfactante secretada pelo epitélio alveolar está muito diminuída.

Como conseqüência, a tensão superficial do líquido alveolar aumenta e os pulmões dessas crianças tendem a entrar em colapso ou tornarem-se cheios de líquido, que flui dos espaços intersticiais.

Asma: A asma caracteriza-se por contração espástica da musculatura lisa dos bronquíolos, o que provoca extrema dificuldade para respirar. A causa usual é a hipersensibilidade dos bronquíolos a substâncias estranhas no ar, tal como o pólen das plantas ou irritantes presentes na fumaça e neblina.

A pessoa tipicamente alérgica tem uma tendência a formar grandes quantidades de anticorpos IgE, e estes causam reações alérgicas quando reagem com seus antígenos complementares. Na asma, estes anticorpos ligam-se principalmente aos mastócitos do interstício pulmonar, em íntima associação com os bronquíolos e pequenos brônquios.

Quando uma pessoa inspira o pólen ao qual é sensível, o pólen reage com os anticorpos aderidos aos mastócitos e provoca a liberação de várias substâncias dessas células. Entre elas estão a histamina, a substância de reação lenta da anafilaxia (que é uma mistura de leucotrienos), o fator quimiotático dos eosinófilos e a bradicinina. Essas substâncias, principalmente a histamina (SRS-A), causam espasmo da musculatura lisa bronquiolar, além de edema localizado nas paredes do pequenos bronquíolos e secreção de muco no espaço bronquiolar.
 A asma causa dispnéia ou “fome de ar”.

Tuberculose: Na tuberculose, bacilos causam uma reação tecidual peculiar nos pulmões, que inclui a invasão da região infectada por macrófagos e o isolamento da lesão por tecido fibroso, que forma o chamado “tubérculo”. Este processo de isolamento ajuda a limitar a disseminação dos bacilos nos pulmões e, portanto, é parte do processo de defesa contra a infecção.

Em alguns casos, se não houver tratamento, o processo de isolamento fracassa e o bacilo se dissemina pelos pulmões,  causando extrema destruição do tecido pulmonar, com formação de grandes cavidades.

Desse modo, a tuberculose, nas suas fases mais avançadas, causa muitas áreas de fibrose nos pulmões e reduz a quantidade total de tecido pulmonar funcional.

IV - Fisiologia Respiratória - 3

3 – Regulação da Respiração

O centro respiratório é composto por grupos de neurônios localizados bilateralmente no bulbo e na ponte. É dividido em três grandes grupos: (1) grupo dorsal respiratório, localizado na região dorsal do bulbo, responsável principalmente pela inspiração, (2) grupo ventral respiratório, localizado na região ventrolateral do bulbo, responsável tanto pela expiração quanto pela inspiração, dependendo dos neurônios que são estimulados e (3) o centro pneumotáxico, localizado dorsalmente na região superior da ponte, e que ajuda a controlar tanto a freqüência quanto o padrão da respiração.

O grupo dorsal respiratório de neurônios desempenha um papel fundamental no controle da respiração. Ele se estende ao longo da maior parte do comprimento do bulbo. Todos ou quase todos os seus neurônios estão localizados no núcleo do trato solitário, embora neurônios adicionais da substância reticular adjacente ao bulbo provavelmente também desempenhem papéis importantes no controle respiratório.

O núcleo do trato solitário também é a terminação sensorial dos nervos vago e glossofaríngeo, recebendo os sinais sensoriais  que são enviados para o centro respiratório pelos quimioceptores e pelos baroceptores pulmonares. O ritmo básico da respiração é determinado principalmente pelo grupo dorsal de neurônios do centro respiratório. Mesmo que sejam seccionadas as terminações nervosas periféricas que entram no bulbo e o tronco encefálico também seja seccionado acima e abaixo do bulbo, este grupo de neurônios ainda emite, repetitivamente, potenciais de ação inspiratórios.

A causa básica dessas descargas repetitivas, porém, ainda é desconhecida. O sinal inspiratório ocorre “em rampa”, iniciando-se muito fraco e aumentando progressivamente por cerca de dois segundos. Em seguida, cessa abruptamente por cerca de três segundos, liberando a retração elástica da caixa torácica e dos pulmões, o que causa expiração. O centro pneumotáxico limita a duração da inspiração e aumenta a freqüência respiratória.

O grupo ventral de neurônios permanece quase totalmente inativo durante a respiração normal em repouso. Quando há necessidade de altos níveis de ventilação pulmonar, essa área opera mais ou menos como um mecanismo multiplicador. Dessa forma, o grupo ventral é essencialmente importante na respiração forçada. Os receptores de estiramento localizados nas paredes dos brônquios e bronquíolos, que transmitem os sinais através do nervo vago para o grupo respiratório dorsal e, quando os pulmões ficam distendidos, ativam a resposta de feedback que desliga a rampa inspiratória, através do chamado reflexo de insuflação de Hering-Breuer.

O  objetivo da respiração é manter adequadas as concentrações de oxigênio, dióxido de carbono e íons hidrogênio nos tecidos. Portanto, é importante que a atividade respiratória seja altamente responsiva às variações de cada um desses elementos. O excesso de dióxido de carbono ou de íons hidrogênio causa aumento na intensidade dos sinais inspiratórios e expiratórios. A concentração de oxigênio é detectada principalmente nos quimioceptores periféricos localizados nos corpos carotídeos e aórticos, e estes transmitem sinais para o centro respiratório através do nervo de Hering.

A área quimiossensitiva do centro respiratório é muito sensível às mudanças da pressão parcial de dióxido de carbono na circulação e à concentração de íons hidrogênio. Os neurônios da área sensitiva são principalmente sensíveis aos íons hidrogênio. Entretanto, este íon tem dificuldade em atravessar as barreiras hemoencefálica e hemoliquórica, ao contrário do dióxido de carbono. Embora o dióxido de carbono tenha pouco efeito direto na estimulação dos neurônios da área quimiossensitiva, ele exerce um potente efeito indireto. Este efeito é consequencia da formação de ácido carbônico nos tecidos, como resultado da reação do dióxido de carbono com a água. 

O ácido carbônico se dissocia em íons hidrogênio e íons bicarbonato e os íons hidrogênio têm potente efeito estimulador direto. Quando uma pessoa respira ar com muito pouco oxigênio, isto, obviamente, diminui a pressão parcial de oxigênio no sangue  e excita os quimioceptores carotídeos e aórticos, estimulando  a respiração. Entretanto, esse efeito é menor do que se espera, porque o aumento da respiração remove o dióxido de carbono dos pulmões e conseqüentemente diminui a pressão parcial de dióxido de carbono e a concentração de íons hidrogênio do sangue.

Estas duas últimas alterações inibem  um aumento de atividade do centro respiratório, como foi discutido anteriormente, de modo que o efeito final do sinal indicativo da diminuição da pressão parcial do oxigênio, enviado pelos quimioceptores, é contrabalançado.
 Uma possível causa  de depressão e parada respiratórias é a dosagem excessiva de anestésicos e narcóticos.

O pentabarbital sódico e a morfina deprimem intensamente o centro respiratório. Outros anestésicos como o halotano são mais comumente utilizados por não apresentarem estas características de forma tão acentuada.
 Uma anormalidade da respiração chamada de respiração periódica ocorre em diferentes enfermidades.

A pessoa respira profundamente por um pequeno intervalo de tempo e depois respira fracamente ou não respira durante um intervalo, e este ciclo se repete continuadamente. O tipo mais comum de respiração periódica é a respiração de Cheyne-Stokes, caracterizada por aumento e diminuição lenta da respiração que se repetem em ciclos de aproximadamente  40 a 60 segundos.

      

IV - Fisiologia Respiratória - 2

2 – Transporte de Gases Entre os Alvéolos e as Células

Após a ventilação dos alvéolos ocorre a difusão de oxigênio dos alvéolos para o sangue presente na circulação pulmonar e a difusão do dióxido de carbono na direção oposta. A difusão ocorre devido ao movimento das moléculas dos gases. A velocidade de difusão de cada um dos gases participantes da respiração é diretamente proporcional à pressão desse gás, é a chamada de pressão parcial do gás.

Cada gás contribui para a pressão total em proporção direta à sua concentração. Os gases dissolvidos na água e nos tecidos do corpo também exercem pressão, visto as moléculas dissolvidas estarem em movimento aleatório e terem energia cinética. Quando o ar penetra nas vias respiratórias, a água das superfícies dessas vias imediatamente se evapora e umedece o ar. Isto é resultado do fato de que as moléculas de água (vapor d'água), assim como as diferentes moléculas de gases dissolvidos no líquido, estão continuamente escapando da superfície de água.

A pressão que as moléculas de água exercem para escapar através da superfície é chamada de pressão de vapor da água. A difusão efetiva de um gás de área de alta pressão para área de baixa pressão é igual ao número de moléculas que se movimentam nesta direção menos o número que se movimenta na direção oposta, e isto, por sua vez, é proporcional à diferença entre a pressão de gás das duas áreas,  é a chamada diferença de pressão de difusão.

Todos os gases que têm importância respiratória são altamente solúveis em lipídios e, conseqüentemente, altamente solúveis nas membranas celulares. O ar alveolar não tem a mesma concentração de gases que o ar atmosférico, devido ao fato de que a cada ciclo respiratório o ar alveolar é parcialmente renovado pelo ar atmosférico, o oxigênio está constantemente sendo absorvido do ar alveolar e o dióxido de carbono se difundindo do sangue pulmonar para os alvéolos.

À medida que entra nas vias respiratórias, o ar é exposto aos líquidos que revestem as superfícies respiratórias e é totalmente umidificado antes de entrar nos alvéolos. Somente 350 ml de ar fresco são trazidos para os alvéolos em cada inspiração normal e a mesma quantidade é eliminada a cada expiração, de modo que muitas inspirações são necessárias para substituir a maior parte do ar alveolar. Esta substituição lenta do ar alveolar é importante para impedir mudanças bruscas nas concentrações gasosas do sangue.

O oxigênio está constantemente sendo absorvido pelo sangue nos pulmões, e oxigênio novo, da atmosfera, está continuamente chegando aos alvéolos. Quanto mais rapidamente o oxigênio for absorvido, mais baixa será sua concentração nos alvéolos; por outro lado, quanto mais rápido o oxigênio novo é inspirado pelos alvéolos, mais alta será sua concentração. O dióxido de carbono é continuamente formado no organismo, sendo em seguida descarregado nos alvéolos e removido pela ventilação.

As concentrações e pressões de oxigênio e de dióxido de carbono nos alvéolos são determinadas pelas velocidades de absorção ou de excreção dos dois gases e também pelo nível de ventilação alveolar. A unidade respiratória é formada por um bronquíolo respiratório, ductos alveolares e alvéolos. As paredes destas estruturas possuem uma extensa rede de capilares interconectados, conhecida como membrana respiratória.

A partir de estudos histológicos estima-se que a superfície total da membrana respiratória tenha área de aproximadamente 50 a 100 metros quadrados no adulto normal. Os principais fatores que a determinam a velocidade da difusão gasosa através da membrana respiratória são a espessura da membrana, sua área superficial, a velocidade de difusão do gás e a diferença de pressão entre os dois lados da membrana.

Quando o sangue arterial alcança os tecidos periféricos, a pressão parcial do oxigênio é maior do que a pressão parcial de oxigênio no líquido intersticial. Essa diferença de pressão causa a rápida difusão do oxigênio, do sangue para os tecidos. Quando o oxigênio é utilizado pelas células, a maior parte dele é transformada em dióxido de carbono e este tem aumentada a sua pressão parcial intracelular. Como consequência, o dióxido de carbono se difunde das células para os capilares teciduais,  sendo levado pelo sangue para os pulmões, onde se difunde dos capilares pulmonares para o espaço alveolar, e daí para fora do organismo. Normalmente, cerca de 97% do oxigênio transportado dos pulmões para os tecidos é carregado em combinação química com a hemoglobina nas hemácias, e os 3% restantes são transportados dissolvidos no  plasma. 

Assim, em condições normais, o oxigênio é transportado para os tecidos quase totalmente pela hemoglobina. Quando a pressão parcial de oxigênio está alta, como nos capilares pulmonares, o oxigênio de liga com a hemoglobina, mas quando a pressão parcial de oxigênio está baixa, como nos capilares teciduais, o oxigênio é liberado da hemoglobina. Esta é a base para quase todo o transporte de oxigênio dos pulmões para os tecidos.

Sob condições normais, a velocidade de utilização de oxigênio pelas células é controlada, em última análise, pela velocidade de consumo energético dentro das células, isto é, pela velocidade com que o ADP é produzido a partir do ATP.

 O monóxido de carbono se combina com a hemoglobina no mesmo ponto onde o oxigênio se associa e, por conseguinte, pode deslocar o oxigênio da hemoglobina.

Além disso, ele se liga à hemoglobina com 250 vezes mais firmeza que o oxigênio. Um paciente gravemente envenenado com monóxido de carbono deve ser tratado administrando-se oxigênio puro, pois o oxigênio em altas pressões alveolares desloca o monóxido de carbono mais rapidamente do que o oxigênio de menor pressão parcial, que é encontrado no ar atmosférico.

O dióxido de carbono pode ser transportado sob a forma dissolvida no plasma (7%); ou combinando-se com a água no interior das hemácias para formar ácido carbônico e, em seguida os íons hidrogênio e bicarbonato (este processo ocorre dentro da hemácia e é catalizado pela enzima anidrase carbônica) (70%); e combinado com a hemoglobina (carboxiemoglobina) (15 a 25%). A formação de ácido carbônico pelo dióxido de carbono que passa dos tecidos  para o interior das hemácias diminui o pH sanguíneo.

Contudo, a reação deste ácido com os tampões    -  (Os tampões são substâncias que limitam as variações do pH do sangue e demais líquidos orgânicos, ao se combinarem com os ácidos ou bases que alcançam esses líquidos. As substâncias que constituem os tampões agem aos pares ou, menos comumente, em grupos, constituindo um sistema protetor. 

Um sistema tampão é constituído por um ácido fraco e o seu sal, formado com uma base forte. O ácido fraco e o sal do sistema tampão, em condições normais, existem em uma relação constante, que o organismo tende a preservar. Se gotejarmos continuamente ácido clorídrico em água durante um intervalo de 90 minutos, verificamos que o pH da água passa de 7 para 1,84. Se administrarmos proporcionalmente, a mesma quantidade de ácido clorídrico a um cão no mesmo período de tempo, verificamos que o pH do sangue do animal passa de 7,44 para 7,14. A diferença de comportamento diante da mistura com o ácido clorídrico reflete a atuação dos sistemas tampão do plasma do animal, que impedem a variação mais acentuada do pH.) - do sangue impede que a concentração de íons hidrogênio aumente muito (e que o pH desça muito). Normalmente, o sangue arterial tem um pH de aproximadamente 7,41 e, à medida que o sangue adquire dióxido de carbono nos capilares teciduais, o pH desce para um valor de aproximadamente 7,37. Ocorre o inverso quando o dióxido de carbono é liberado do sangue para os pulmões, com o pH se elevando para o valor arterial.

IV - Fisiologia Respiratória - 1

1 – Ventilação e Circulação Pulmonar

Os pulmões se expandem e se contraem pelo movimento de subida e descida do diafragma e pela elevação e abaixamento das costelas. A respiração normal ocorre basicamente pelo movimento do diafragma. Durante a inspiração, a contração do diafragma traciona as superficies inferiores dos pulmões para baixo. Durante a expiração, o diafragma simplesmente relaxa, e a retração elástica dos pulmões, da parede torácica e a pressão das estruturas abdominais comprimem os pulmões.

Durante a respiração forçada, os músculos abdominais empurram o conteúdo abdominal para cima contra a superficie inferior do diafragma. O pulmão é uma estrutura elástica que se colapsa como um balão e expele a maior parte do ar através da traquéia quando não está  inflado.

Não existem pontos de fixação entre o pulmão e as paredes da caixa torácica, exceto onde ele está preso por seu hilo ao mediastino. O pulmão flutua na caixa torácica circundado pelo líquido pleural. A pressão do líquido pleural é ligeiramente negativa, o que mantém os pulmões distendidos mesmo quando em repouso.

A pressão alveolar é a pressão no interior dos alvéolos pulmonares. Quando a glote está aberta e não há entrada ou saída de ar dos pulmões, a pressão alveolar é exatamente igual à pressão atmosférica. Para que haja entrada de ar durante a inspiração, a pressão alveolar deve descer para um valor abaixo da pressão atmosférica.

Durante a expiração, a pressão alveolar se eleva acima da pressão atmosférica. O grau de expansão volumétrica pulmonar é determinado pela pressão transpulmonar ( é a pressão resultante da conjugação da pressão intrapleural e alveolar ),  é chamado de complacência. O surfactante é um agente tensoativo superficial produzido pelos pneumócitos do tipo II, que reduz sensivelmente a tensão superficial, diminuindo a tendência dos alvéolos ao colapso como conseqüencia da expulsão do ar do seu interior.

Um método simples de estudo da ventilação pulmonar é registrar o volume do ar em movimento para dentro e para fora dos pulmões, um processo denominado espirometria. O volume corrente é o volume de ar inspirado ou expirado em cada respiração normal. O volume de reserva inspiratória é o volume extra de ar que pode ser inspirado além do volume corrente normal.

O volume de reserva expiratória é a quantidade extra de ar que pode ser expirada forçadamente ao final da expiração do volume corrente normal. O volume residual é o volume de ar que permanece nos pulmões após uma expiração vigorosa. A capacidade inspiratória é igual à soma do volume corrente mais o volume de reserva inspiratória.

A capacidade funcional residual é igual à soma do volume de reserva expiratória mais o volume residual. A capacidade vital é igual à soma do volume de reserva inspiratória com o volume corrente e com o volume de reserva expiratória. A capacidade pulmonar total é o volume máximo de expansão pulmonar com o maior esforço inspiratório possível ; é igual à capacidade vital mais o volume residual.

O volume respiratório por minuto é igual à freqüência respiratória multiplicada pelo volume corrente. A importância fundamental do sistema de ventilação pulmonar é a renovação contínua do ar nas áreas pulmonares de trocas gasosas onde o ar está em estreito contato com o sangue pulmonar. Estas áreas incluem os alvéolos, os sacos alveolares, os ductos alveolares e os bronquíolos respiratórios.

A intensidade com que o ar alcança estas áreas é chamada de ventilação alveolar. Parte do ar que uma pessoa respira nunca alcança as áreas de trocas gasosas, mas preenche as vias respiratórias onde não ocorrem as trocas gasosas. Este ar é chamado de ar do espaço morto porque não é usado no processo de trocas gasosas; as vias respiratórias onde não ocorrem as trocas gasosas são chamadas de espaço morto.

A norepinefrina e a epinefrina causam a dilatação simpática da árvore brônquica. A acetilcolina provoca a constrição parassimpática dos bronquíolos. A histamina e a substância de reação lenta da anafilaxia (leucotrienos) causam constrição bronquiolar.

Todas as vias respiratórias, desde o nariz até os bronquíolos terminais, são mantidas umedecidas por uma camada de muco que reveste a superfície. Este muco é secretado pelas células caliciformes do epitélio pseudo-estratificado cilíndrico ciliado, que caracteriza as vias respiratórias. O muco é removido das vias aéreas através da movimentação dos cílios, sendo levado até a faringe, de onde é deglutido ou expelido.

No reflexo da tosse, a laringe é especialmente sensível. Impulsos aferentes chegam das vias respiratórias  ao bulbo, principalmente pelos ramos do nervo vago. Em seguida, uma seqüência de eventos causada pelos circuitos neuronais do bulbo fazem com que grande quantidade de ar seja inspirada e a epiglote se fecha para aprisionar o ar nos pulmões.

Os músculos abdominais e o diafragma se contraem vigorosamente, a pressão nos pulmões aumenta e as cordas vocais e a epiglote se abrem subitamente, de tal forma que o ar sob pressão nos pulmões explode para o exterior.

No nariz o ar é aquecido e filtrado. Esta função de condicionamento do ar favorece o melhor aproveitamento durante as trocas gasosas.

A laringe também está relacionada com a fala estando adaptada para agir como um vibrador. Os elementos vibratórios são as pregas vocais, comumente chamadas de cordas vocais. A quantidade de sangue que circula pelos pulmões é igual àquela  que circula pela circulação sistêmica. A artéria pulmonar estende-se por apenas 5 cm além do ápice do ventrículo direito e em seguida se divide em dois ramos principais, um direito e um esquerdo, que conectam-se com os dois pulmões respectivamente. Durante a sístole, a pressão na artéria pulmonar é essencialmente igual à pressão do ventrículo direito.

Após o fechamento da válvula pulmonar, no final da sístole, a pressão ventricular cai bruscamente, enquanto que a pressão da artéria pulmonar cai lentamente, à medida que o sangue flui através dos capilares pulmonares. O fluxo sanguíneo através dos pulmões é essencialmente igual ao débito cardíaco. Quando a concentração de oxigênio nos alvéolos diminui abaixo do normal, os vasos sanguíneos adjacentes entram lentamente em constrição. Isto é oposto ao efeito normalmente observado nos vasos sistêmicos, que se dilatam ao invés de entrar em constrição devido ao oxigênio baixo.

Esse efeito dos níveis baixos de oxigênio na resistência vascular pulmonar tem uma função importante: direcionar o fluxo sanguíneo para as regiões pulmonares com maior disponibilidade de oxigênio. Quando o lado esquerdo do coração falha no bombeamento adequado do sangue, este começa a ficar represado no átrio esquerdo. Como consequência, a pressão neste local tende a se elevar além do seu valor normal. Quando a pressão atrial esquerda atinge níveis muito elevados, ocorre aumento na pressão arterial pulmonar, o que resulta num aumento concomitante da carga no coração direito.

O edema pulmonar ocorre da mesma maneira que em outras regiões do organismo. Um aumento na pressão hidrostática do líquido presente nos capilares pulmonares causará a adição de líquido livre nos espaços intersticiais pulmonares e, no caso de um aumento nos capilares pulmonares superior a 28 mmHg, nos alvéolos. As causas mais comuns de edema pulmonar são a insuficiência cardíaca esquerda ou doença da válvula mitral com conseqüente aumento da pressão capilar pulmonar e transudação de líquido para os espaços intersticiais e alvéolos.

O edema pulmonar também pode ser provocado por lesão da membrana dos capilares pulmonares provocadas por infecções, como pneumonia e inalação de substâncias tóxicas como os gases cloro ou dióxido de enxofre. O edema pulmonar agudo pode levar à morte em menos de meia hora.