O funcionamento dos pulmões

Introdução

Você inspira e expira cerca de 15 a 25 vezes por minuto sem ao menos pensar no assunto. Quando você se exercita, sua frequência respiratória aumenta. Você respira tão regularmente que é fácil nem se dar conta de seus pulmões. Você não consegue parar de respirar nem que tente.

Seus pulmões são órgãos complexos, mas o que eles fazem é pegar um gás que seu corpo precisa eliminar (dióxido de carbono) e trocá-lo por um gás que seu corpo pode usar (oxigênio). Neste artigo, daremos uma olhada de perto acerca de como funcionam seus pulmões e como eles mantêm as células do seu corpo abastecidas com oxigênio e se livram dos resíduos de dióxido de carbono. Explicaremos algumas das situações e doenças que tornam a respiração mais difícil e as causas da falha pulmonar. Também explicaremos por que você não pode segurar o fôlego por muito tempo e por que você tosse ou soluça.

Como você respira

Os pulmões estão localizados em sua cavidade torácica dentro das costelas - espaço delimitado pelas costelas, esterno e coluna vertebral (figura 1). Eles são feitos de um tecido esponjoso e elástico que se expande e contrai quando você respira. As vias aéreas que levam o ar aos pulmões (a traquéia e brônquios) são feitas de músculos lisos e cartilagem, que permitem às vias aéreas se contraírem e expandirem. Os pulmões e vias aéreas trazem para dentro oxigênio fresco enriquecido e eliminam os resíduos de dióxido de carbono produzidos pelo corpo. Eles também auxiliam na regulação da concentração de íons de hidrogênio (pH) em seu sangue.

Quando você inspira, o diafragma e os músculos intercostais (os músculos entres suas costelas) contraem e expandem a cavidade torácica. Esta expansão diminui a pressão na cavidade torácica abaixo da pressão do ar externo. Então, o ar flui para dentro das vias aéreas (de alta pressão para baixa pressão) e infla os pulmões. Quando você expira, o diafragma e os músculos intercostais relaxam e a cavidade torácica diminui. A diminuição de volume da cavidade aumenta a pressão na cavidade torácica acima da pressão do ar externo. O ar dos pulmões (alta pressão) então sai das vias aéreas para o ar externo (baixa pressão). O ciclo se repete a cada respiração.

Para onde vai o ar

 

Quando você inspira ar através de seu nariz ou boca, ele passa pela epiglote e pela traquéia. Ele continua a descer pela traquéia, através de suas cordas vocais e laringe, até alcançar os brônquios. Dos brônquios, o ar passa para o interior de cada pulmão e então segue por brônquios cada vez mais estreitos até alcançar os alvéolos.

O que acontece quando o ar chega lá

Dentro de cada um dos alvéolos, a concentração de oxigênio é alta, de forma que o oxigênio passa ou se espalha através da membrana alveolar para dentro dos vasos capilares pulmonares. No começo dos vasos capilares pulmonares, a hemoglobina nas células vermelhas do sangue tem dióxido de carbono ligado a ela e muito pouco oxigênio (figura 2). O oxigênio liga-se à hemoglobina e o dióxido de carbono é liberado. O dióxido de carbono é também liberado do bicarbonato de sódio dissolvido no sangue dos vasos capilares pulmonares. A concentração de dióxido de carbono é alta nos vasos capilares pulmonares, de forma que o dióxido de carbono deixa o sangue e passa através da membrana alveolar para dentro dos sacos alveolares. Esta troca de gases ocorre rapidamente (frações de segundo). Então, o dióxido de carbono deixa os alvéolos quando você expira e o sangue enriquecido com oxigênio retorna ao coração. Dessa forma, o propósito da respiração é manter a concentração de oxigênio alta e a concentração de dióxido de carbono baixa no alvéolo de forma que essa troca de gases possa ocorrer.

Como você sabe com que freqüência você respira?

Você não precisa pensar em respirar porque o sistema nervoso autônomo do seu corpo o controla, como faz com muitas outras funções em seu corpo. Se você tentar segurar a sua respiração, seu corpo irá cancelar sua ação e forçá-lo a expirar e assim começar a respirar novamente. Os centros respiratórios que controlam sua freqüência de respiração estão no tronco cerebral ou medula. As células nervosas que vivem dentro destes centros automaticamente mandam sinais ao diafragma e músculos intercostais para contrair e relaxar em intervalos regulares. Entretanto, a atividade dos centros respiratórios pode ser influenciada por estes fatores:

·             oxigênio: células nervosas especializadas dentro das artérias aorta e carótida, chamadas quimiorreceptores periféricos, monitoram a concentração de oxigênio no sangue e dão a resposta aos centros respiratórios. Se a concentração de oxigênio no sangue diminuir, elas avisam os centros respiratórios para elevar a freqüência e a profundidade da respiração;

·             dióxido de carbono: quimiorreceptores periféricos também monitoram a concentração de dióxido de carbono no sangue. Além disso, um quimiorreceptor central na medula monitora a concentração de dióxido de carbono no líquido cefalorraquidiano (LCR) que cerca o cérebro e a coluna vertebral; o dióxido de carbono se difunde facilmente no LCR vindo do sangue. Se a concentração de dióxido de carbono no sangue se elevar muito, então os dois tipos de quimiorreceptores sinalizam os centros respiratórios para aumentar a freqüência e a profundidade da respiração. O aumento da freqüência da respiração faz a concentração de dióxido de carbono voltar ao normal e então a freqüência normaliza;

·             íon de hidrogênio (pH): os quimiorreceptores periféricos e central são também sensíveis ao pH do sangue e do LCR. Se a concentração do íon de hidrogênio aumentar (ou seja, se o fluido se tornar mais ácido), então os quimiorreceptores avisam os centros respiratórios para acelerarem. A concentração do íon de hidrogênio é muito influenciada pela concentração de dióxido de carbono e de bicarbonato no sangue e no LCR;

·             elástico: receptores elásticos nos pulmões e paredes torácicas monitoram o nível de estiramento do órgão. Se os pulmões se tornarem superinsuflados (estirarem além da conta), eles sinalizam para os centros respiratórios e inibem a respiração. Este mecanismo previne danos nos pulmões que seriam causados por superinflação;

·             sinais dos centros cerebrais superiores: células nervosas no hipotálamo e córtex também influenciam a atividade dos centros respiratórios. Durante dores ou emoções fortes, o hipotálamo avisa os centros respiratórios para se acelerarem. Centros nervosos no córtex podem voluntariamente avisar os centros respiratórios para acelerarem, desacelerarem ou até pararem (prender o fôlego). Sua influência, no entanto, pode ser cancelada por fatores químicos (oxigênio, dióxido de carbono, pH);

·             substâncias químicas irritantes: células nervosas nas vias aéreas sentem a presença de substâncias indesejadas como pólen, poeira, água e fumaças nocivas como a do cigarro. Estas células podem sinalizar aos centros respiratórios para contrair os músculos respiratórios, causando espirros ou tosses. Tossir e espirrar faz com que o ar seja rápida e violentamente expirado dos pulmões e vias aéreas, removendo as substâncias ofensivas.

Desses fatores, a influência mais forte é a concentração de dióxido de carbono em seu sangue e LCR, seguida pela concentração de oxigênio.

Às vezes, os centros respiratórios funcionam de maneira incorreta temporariamente e enviam impulsos extras ao diafragma. Estes impulsos causam contrações involuntárias (soluços). O mesmo acontece com bebês dentro do útero; muitas mulheres grávidas geralmente sentem seus bebês soluçarem. Isso acontece porque os centros respiratórios do cérebro em desenvolvimento da criança estão funcionando como os de um adulto, ainda que não haja ar para a criança respirar.

Quando os pulmões falham

Há várias situações comuns que podem afetar seus pulmões. Descreveremos algumas que você ouve falar com mais freqüência. Doenças ou situações em que os pulmões funcionam de forma inadequada estão principalmente em duas classes: aquelas que tornam a respiração mais difícil e aquelas que alteram a habilidade dos pulmões em trocar dióxido de carbono por oxigênio.

Doenças ou situações que influenciam a mecânica da respiração:

·             asma: os bronquíolos se contraem, reduzindo o tamanho das vias aéreas. Isso reduz a corrente de ar e faz os músculos respiratórios trabalharem com mais dificuldade;

·             enfisema: os pulmões se tornam rígidos, fibrosos e menos elásticos, o que aumenta o trabalho dos músculos respiratórios;

·             bronquite: as vias aéreas inflamam e se estreitam, o que restringe a corrente de ar e aumenta o trabalho dos músculos respiratórios;

·             pneumotórax: o ar na cavidade torácica se iguala à pressão do ar ambiente e causa colapso dos pulmões. Normalmente, isso é causado por trauma ou ferimento;

·             apnéia: a respiração desacelera ou pára sob várias situações. Há muitos tipos de apnéias, e elas são normalmente causadas por problemas nos centros respiratórios no cérebro.

Doenças ou condições que minimizam ou impedem a troca de gases:

·             edema pulmonar: fluido que se forma entre os alvéolos e os vasos capilares pulmonares, o que aumenta a distância que os gases devem percorrer e desacelera a troca;

·             inalação de fumaça: partículas de fumaça recobrem os alvéolos e impedem a troca de gases;

·             envenenamento por monóxido de carbono: o monóxido de carbono se liga à hemoglobina ainda mais fortemente que o oxigênio e o dióxido de carbono, o que reduz a distribuição de oxigênio a todos os tecidos do corpo, incluindo o cérebro, coração e músculos. Monóxido de carbono é um produto comum em aquecedores mal vedados (aquecedores de ambiente, fornalhas, aquecedores de água) e de escapamentos de carros. Essa situação pode ser fatal se não percebida logo que começa a exposição.