Sistema Respiratório Humano
O sistema respiratório humano consiste em um conjunto complexo de órgãos e tecidos que captam oxigênio do ambiente e transportam o oxigênio para os pulmões. Os órgãos e tecidos que compõem o sistema respiratório humano incluem o nariz, a faringe, a traqueia e os pulmões.
Nariz
O sistema respiratório dos seres humanos começa com o nariz, onde o ar é condicionado pelo aquecimento e umedecimento. As divisórias ósseas separam a cavidade nasal em câmaras, onde o ar se agita em correntes. Cabelos e cílios semelhantes a pelo cabelo prendem partículas de poeira e purificam o ar.
Faringe
As câmaras nasais se abrem para uma cavidade na parte posterior da boca chamada faringe (garganta). Da faringe, dois tubos chamados tubos de Eustáquio se abrem para o ouvido médio para equalizar a pressão do ar. A faringe também contém amígdalas e adenoides, que são bolsões de tecido linfático usados para capturar e filtrar microrganismos.
Traqueia
Depois de passar pela faringe, o ar passa pela traqueia ou pela traqueia. A traqueia tem uma estrutura de músculo liso com cerca de 16 a 20 anéis abertos de cartilagem em forma de C. Esses anéis dão rigidez à traqueia e asseguram que ela permaneça aberta.
A abertura para a traqueia é uma estrutura parecida com uma fenda chamada glote. Um fino retalho de tecido chamado epiglote se dobra sobre a abertura durante a deglutição e impede a entrada de alimentos na traqueia. Na extremidade superior da traqueia, várias dobras de cartilagem formam a laringe ou a caixa de voz. Na laringe, pares de tecidos chamados cordas vocais vibram quando uma pessoa exala e produz sons.
Na extremidade inferior, a traqueia se ramifica em dois grandes brônquios (singular, brônquio). Esses tubos também possuem anéis de músculo liso e cartilagem. Os brônquios se ramificam em bronquíolos menores, formando uma “árvore” brônquica. Os bronquíolos terminam nos alvéolos.
Pulmões
Os pulmões humanos são compostos por aproximadamente 300 milhões de alvéolos. Os glóbulos vermelhos passam pelos capilares em fila única, e o oxigênio de cada alvéolo entra nas hemácias e se liga à hemoglobina. Além disso, o dióxido de carbono contido no plasma e nos glóbulos vermelhos deixa os capilares e entra nos alvéolos quando uma respiração é tomada. A maior parte do dióxido de carbono chega aos alvéolos como íons de bicarbonato, e cerca de 25% dele está ligado à hemoglobina.
Quando uma pessoa inala, os músculos das costelas e o diafragma se contraem, aumentando assim o volume da cavidade torácica. Esse aumento leva à redução da pressão do ar na cavidade torácica e o ar entra nos alvéolos, forçando-os a se expandir e a se encher. Os pulmões obtêm passivamente ar do ambiente por este processo. Durante a exalação, os músculos da costela e o diafragma relaxam, o volume da cavidade torácica diminui e a pressão interna do ar aumenta. O ar comprimido força o alvéolo a fechar e o ar sai.
A atividade nervosa que controla a respiração surge de impulsos transportados pelas fibras nervosas que passam pela cavidade torácica e terminam nos músculos da costela e no diafragma. Esses impulsos são regulados pela quantidade de dióxido de carbono no sangue: uma alta concentração de dióxido de carbono leva a um aumento do número de impulsos nervosos e a uma taxa respiratória mais rápida.
Controle da Respiração
Respirar é um ato automático e rítmico produzido por redes de neurônios no cérebro posterior (a ponte e a medula). As redes neurais dirigem os músculos que formam as paredes do tórax e abdome e produzem gradientes de pressão que movimentam o ar para dentro e para fora dos pulmões. O ritmo respiratório e o comprimento de cada fase da respiração são determinados pela interconexão recíproca estimulante e inibitória desses neurônios do tronco encefálico.
Uma característica importante do sistema respiratório humano é a sua capacidade de ajustar padrões de respiração a mudanças no meio interno e externo. A ventilação aumenta e diminui proporcionalmente às oscilações na produção de dióxido de carbono e no consumo de oxigênio causado por mudanças na taxa metabólica. O sistema respiratório também é capaz de compensar os distúrbios que afetam a mecânica da respiração, como o estreitamento das vias aéreas que ocorre em um ataque asmático. A respiração também passa por ajustes apropriados quando a vantagem mecânica dos músculos respiratórios é alterada por mudanças posturais ou por movimento.
Essa flexibilidade nos padrões respiratórios surge em grande parte de sensores distribuídos pelo corpo que enviam sinais para as redes neuronais respiratórias no cérebro. Os quimiorreceptores detectam alterações nos níveis de oxigênio no sangue e alteram a acidez do sangue e do cérebro. Os mecanorreceptores monitoram a expansão do pulmão, o tamanho das vias aéreas, a força da contração muscular respiratória e a extensão do encurtamento muscular.
Embora o diafragma seja o principal músculo da respiração, sua ação respiratória é assistida e aumentada por uma montagem complexa de outros grupos musculares. Os músculos intercostais que se inserem nas costelas, nos músculos abdominais e nos músculos como o escaleno e o esternocleidomastóideo, que se ligam às costelas e à coluna cervical na base do crânio, também desempenham um papel importante na troca de ar entre a atmosfera e os pulmões. Além disso, os músculos e músculos laríngeos da faringe oral e nasal ajustam a resistência do movimento dos gases através das vias aéreas superiores durante a inspiração e a expiração. Embora o uso desses diferentes grupos musculares aumente consideravelmente a flexibilidade do ato respiratório, eles também complicam a regulação da respiração.
Esses mesmos músculos são usados para realizar várias outras funções, como falar, mastigar e engolir e manter a postura. Talvez porque os músculos “respiratórios” sejam empregados na execução de funções não-respiratórias, a respiração pode ser influenciada por centros cerebrais superiores e até mesmo controlada voluntariamente em um grau substancial. Um excelente exemplo de controle voluntário é a capacidade de suspender a respiração, mantendo a respiração. A entrada no sistema de controle respiratório dos centros superiores do cérebro pode ajudar a otimizar a respiração, de modo que as demandas metabólicas não sejam satisfeitas apenas pela respiração, mas a ventilação também seja realizada com uso mínimo de energia.