22.2: Órgãos e estruturas do sistema respiratório

Objetivos de

Ao final desta seção, você poderá:

• Liste as estruturas que compõem o sistema respiratório
• Descreva como o sistema respiratório processa oxigênio e CO ₂
• Compare e contraste as funções do trato respiratório superior com o trato respiratório inferior

Os principais órgãos do sistema respiratório funcionam principalmente para fornecer oxigênio aos tecidos do corpo para a respiração celular, remover o dióxido de carbono do produto residual e ajudar a manter o equilíbrio ácido-base. Porções do sistema respiratório também são usadas para funções não vitais, como detecção de odores, produção de fala e esforço, como durante o parto ou a tosse (Figura 22.2).

Figura 22.2 Estruturas respiratórias principais As principais estruturas respiratórias abrangem a cavidade nasal até o diafragma.

Funcionalmente, o sistema respiratório pode ser dividido em uma zona condutora e uma zona respiratória. A zona condutora do sistema respiratório inclui os órgãos e estruturas não diretamente envolvidos nas trocas gasosas. A troca gasosa ocorre na zona respiratória.

Zona condutora

As principais funções da zona condutora são fornecer uma rota para entrada e saída de ar, remover detritos e patógenos do ar de entrada e aquecer e umidificar o ar que entra. Várias estruturas dentro da zona condutora também desempenham outras funções. O epitélio das vias nasais, por exemplo, é essencial para detectar odores, e o epitélio brônquico que reveste os pulmões pode metabolizar alguns agentes cancerígenos transportados pelo ar.

O nariz e suas estruturas adjacentes

A principal entrada e saída do sistema respiratório é pelo nariz. Ao discutir o nariz, é útil dividi-lo em duas seções principais: o nariz externo e a cavidade nasal ou o nariz interno.

O nariz externo consiste na superfície e nas estruturas esqueléticas que resultam na aparência externa do nariz e contribuem para suas inúmeras funções (Figura 22.3). 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. Em ambos os lados do ápice, as narinas são formadas pelas alas (singular = ala). Um ala é uma estrutura cartilaginosa que forma o lado lateral de cada naris (plural = nares), ou abertura da narina. O filtro é a superfície côncava que conecta o ápice do nariz ao lábio superior.

Figura 22.3 Nariz Esta ilustração mostra as características do nariz externo (parte superior) e as características esqueléticas do nariz (inferior).

Abaixo da fina pele do nariz estão suas características esqueléticas (veja a Figura 22.3, ilustração inferior). Enquanto a raiz e a ponte do nariz consistem em osso, a porção saliente do nariz é composta por cartilagem. Como resultado, ao olhar para um crânio, falta o nariz. O osso nasal faz parte de um par de ossos que fica sob a raiz e a ponte do nariz. O osso nasal se articula superiormente com o osso frontal e lateralmente com os ossos maxilares. A cartilagem septal é uma cartilagem hialina flexível conectada ao osso nasal, formando o dorso nasal. A cartilagem alar consiste no ápice do nariz; ela envolve o naris.

As narinas se abrem para a cavidade nasal, que é separada em seções esquerda e direita pelo septo nasal (Figura 22.4). O septo nasal é formado anteriormente por uma porção da cartilagem septal (a porção flexível que você pode tocar com os dedos) e posteriormente pela placa perpendicular do osso etmoide (um osso craniano localizado logo após os ossos nasais) e pelos finos ossos do vômer (cujo nome se refere a sua forma de arado). Cada parede lateral da cavidade nasal tem três projeções ósseas, chamadas de 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 superficial da cavidade nasal e interromper o fluxo de ar ao entrar no nariz, fazendo com que o ar salte ao longo do epitélio, onde é limpo e aquecido. As conchas e os meatos também conservam água e evitam a desidratação do epitélio nasal ao reter a 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 consiste em tecido muscular. O ar sai das cavidades nasais pelas narinas internas e entra na faringe.

Figura 22.4 Vias aéreas superiores

Vários ossos que ajudam a formar as paredes da cavidade nasal têm espaços contendo ar chamados seios paranasais, que servem para aquecer e umidificar o ar que entra. Os seios são revestidos por uma mucosa. Cada seio paranasal tem o nome de seu osso associado: seio frontal, seio maxilar, seio esfenoidal e seio etmoidal. Os seios nasais 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 detritos grandes, como sujeira, pela cavidade nasal. Um epitélio olfativo usado para detectar odores é encontrado mais profundamente na cavidade nasal.

As conchas, os meatos e os seios paranasais são revestidos por epitélio respiratório composto por epitélio colunar ciliado pseudoestratificado (Figura 22.5). O epitélio contém células caliciformes, uma das células epiteliais colunares especializadas que produzem muco para reter detritos. Os cílios do epitélio respiratório ajudam a remover o muco e os detritos da cavidade nasal com um movimento constante de batimento, varrendo os materiais em direção à garganta para serem engolidos. Curiosamente, o ar frio retarda o movimento dos cílios, resultando no acúmulo de muco que pode, por sua vez, causar corrimento nasal durante o tempo frio. Esse epitélio úmido funciona para aquecer e umidificar o ar que entra. Os capilares localizados logo abaixo do epitélio nasal aquecem o ar por convecção. Células serosas e produtoras de muco também secretam a enzima lisozima e proteínas chamadas defensinas, que têm propriedades antibacterianas. As células imunológicas que patrulham o tecido conjuntivo até o epitélio respiratório fornecem proteção adicional.

Figura 22.5 Epitélio colunar ciliado pseudoestratificado O epitélio respiratório é um epitélio colunar ciliado pseudoestratificado. As glândulas seromucosas fornecem muco lubrificante. LM × 680. (Micrografia fornecida pelos Regentes da Faculdade de Medicina da Universidade de Michigan © 2012)

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Veja o WebScope da Universidade de Michigan para explorar a amostra de tecido com mais detalhes.

Faringe

A faringe é um tubo formado pelo músculo esquelético e revestido por uma membrana mucosa que é contínua com a das cavidades nasais (ver Figura 22.4). A faringe é dividida em três regiões principais: nasofaringe, orofaringe e laringofaringe (Figura 22.6).

Figura 22.6 Divisões da faringe 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. No topo da nasofaringe estão as amígdalas faríngeas. Uma amígdala faríngea, também chamada de adenóide, é um agregado de tecido reticular linfóide semelhante a um linfonodo que fica na porção superior da nasofaringe. A função da amígdala faríngea não é bem compreendida, mas ela contém um rico suprimento de linfócitos e é coberta por epitélio ciliado que retém e destrói patógenos invasores que entram durante a inalação. As amígdalas faríngeas são grandes em crianças, mas, curiosamente, tendem a regredir com a idade e podem até desaparecer. A úvula é uma pequena estrutura bulbosa em forma de lágrima localizada no ápice do palato mole. Tanto a úvula quanto o palato mole se movem como um pêndulo durante a deglutição, balançando para cima para fechar a nasofaringe e impedir que os materiais ingeridos entrem na cavidade nasal. Além disso, os tubos auditivos (de Eustáquio) que se conectam a cada cavidade da orelha média se abrem para a nasofaringe. Essa conexão é a razão pela qual os resfriados geralmente causam infecções no ouvido.

A orofaringe é uma passagem tanto para o ar quanto para a comida. A orofaringe é delimitada superiormente pela nasofaringe e anteriormente pela cavidade oral. As torneiras são a abertura na conexão entre a cavidade oral e a orofaringe. À medida que a nasofaringe se torna a orofaringe, o epitélio muda de epitélio colunar ciliado pseudoestratificado para epitélio escamoso estratificado. A orofaringe contém dois conjuntos distintos de amígdalas, a palatina e a lingual. A amígdala palatina faz parte de um par de estruturas localizadas lateralmente na orofaringe na área das torneiras. A amígdala lingual está localizada na base da língua. Semelhante à amígdala faríngea, as tonsilas palatina e lingual são compostas por tecido linfóide e prendem e destroem os patógenos que entram no corpo pelas cavidades oral ou nasal.

A laringofaringe é inferior à orofaringe e posterior à laringe. Ele continua a rota para o material ingerido e o ar até sua extremidade inferior, onde os sistemas digestivo e respiratório divergem. O epitélio escamoso estratificado da orofaringe é contínuo com a laringofaringe. Anteriormente, a laringofaringe se abre para a laringe e, posteriormente, entra no esôfago.

Laringe

A laringe é uma estrutura cartilaginosa inferior à laringofaringe que conecta a faringe à traquéia e ajuda a regular o volume de ar que entra e sai dos pulmões (Figura 22.7). A estrutura da laringe é formada por vários pedaços de cartilagem. Três grandes pedaços de cartilagem — a cartilagem tireoidiana (anterior), a epiglote (superior) e a cartilagem cricoide (inferior) — formam a estrutura principal da laringe. A cartilagem tireoidiana é o maior pedaço de cartilagem que compõe a laringe. A cartilagem tireoidiana consiste na proeminência laríngea, ou “pomo de Adão”, que tende a ser mais proeminente nos homens. A cartilagem cricoide espessa forma um anel, com uma região posterior larga e uma região anterior mais fina. Três cartilagens menores emparelhadas - os aritenóides, corniculados e cuneiformes - se ligam à epiglote e às cordas vocais e aos músculos que ajudam a mover as cordas vocais para produzir a fala.

Figura 22.7 Laringe A laringe se estende da laringofaringe e do osso hióide até a traquéia.

A epiglote, anexada à cartilagem tireoidiana, é uma peça muito flexível de cartilagem elástica que cobre a abertura da traquéia (veja a Figura 22.4). Quando na posição “fechada”, a extremidade solta da epiglote repousa sobre a glote. A glote é composta pelas pregas vestibulares, pelas cordas vocais verdadeiras e pelo espaço entre essas pregas (Figura 22.8). Uma prega vestibular, ou corda vocal falsa, faz parte de um par de seções dobradas da membrana mucosa. Uma corda vocal verdadeira é uma das pregas membranosas brancas ligadas pelo músculo às cartilagens tireoidiana e aritenóide da laringe em suas bordas externas. As bordas internas das cordas vocais verdadeiras são livres, permitindo que a oscilação produza som. O tamanho das pregas membranosas das cordas vocais verdadeiras difere entre os indivíduos, produzindo vozes com diferentes faixas de tom. As dobras nos homens tendem a ser maiores do que nas mulheres, o que cria uma voz mais profunda. O ato de engolir faz com que a faringe e a laringe se elevem para cima, permitindo que a faringe se expanda e a epiglote da laringe se mova para baixo, fechando a abertura da traquéia. Esses movimentos produzem uma área maior para a passagem dos alimentos, evitando que alimentos e bebidas entrem na traquéia.

Figura 22.8 Cordas vocais As cordas vocais verdadeiras e pregas vestibulares da laringe são vistas inferiormente a partir da laringofaringe.

Contínua com a laringofaringe, a porção superior da laringe é revestida por epitélio escamoso estratificado, fazendo a transição para epitélio colunar ciliado pseudoestratificado que contém células caliciformes. Semelhante à cavidade nasal e à nasofaringe, esse epitélio especializado produz muco para reter detritos e patógenos à medida que entram na traquéia. Os cílios batem o muco para cima em direção à laringofaringe, onde pode ser engolido pelo esôfago.

Traquéia

A traquéia (traqueia) se estende da laringe até os pulmões (Figura 22.9a). A traquéia é formada por 16 a 20 pedaços de cartilagem hialina empilhados em forma de C que são conectados por um tecido conjuntivo denso. O músculo traqueal e o tecido conjuntivo elástico juntos formam a membrana fibroelástica, uma membrana flexível que fecha a superfície posterior da traquéia, conectando as cartilagens em forma de C. A membrana fibroelástica permite que a traquéia se estique e se expanda levemente durante a inspiração e a expiração, enquanto os anéis de cartilagem fornecem suporte estrutural e evitam que a traqueia entre em colapso. Além disso, o músculo traqueal pode ser contraído para forçar o ar através da traquéia durante a expiração. A traquéia é revestida por epitélio colunar ciliado pseudoestratificado, que é contínuo com a laringe. O esôfago faz fronteira com a traquéia posteriormente.

Figura 22.9 Traquéia (a) O tubo traqueal é formado por pedaços de cartilagem hialina empilhados em forma de C. (b) A camada visível nessa seção transversal do tecido da parede traqueal entre a cartilagem hialina e o lúmen da traqueia é a mucosa, que é composta por epitélio colunar ciliado pseudoestratificado que contém células caliciformes. LM × 120. (Micrografia fornecida pelos Regentes da Faculdade de Medicina da Universidade de Michigan © 2012)

Árvore bronqui

A traquéia se ramifica para os brônquios primários direito e esquerdo na carina. Esses brônquios também são revestidos por epitélio colunar ciliado pseudoestratificado contendo células caliciformes produtoras de muco (Figura 22.9 b). A carina é uma estrutura elevada que contém tecido nervoso especializado que induz tosse violenta se um corpo estranho, como comida, estiver presente. Anéis de cartilagem, semelhantes aos da traquéia, sustentam a estrutura dos brônquios e evitam seu colapso. Os brônquios primários entram nos pulmões pelo hilo, uma região côncava onde vasos sanguíneos, vasos linfáticos e nervos também entram nos pulmões. Os brônquios continuam a se ramificar em uma árvore brônquica. Uma árvore brônquica (ou árvore respiratória) é o termo coletivo usado para esses brônquios com múltiplas ramificações. A principal função dos brônquios, como outras estruturas da zona condutora, é fornecer uma passagem para que o ar entre e saia de cada pulmão. Além disso, a membrana mucosa retém detritos e patógenos.

Um bronquíolo se ramifica dos brônquios terciários. Os bronquíolos, com cerca de 1 mm de diâmetro, se ramificam ainda mais até se tornarem os minúsculos bronquíolos terminais, que levam às estruturas das trocas gasosas. Existem mais de 1000 bronquíolos terminais em cada pulmão. As paredes musculares dos bronquíolos não contêm cartilagens como as dos brônquios. Essa parede muscular pode alterar o tamanho do 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 diretamente envolvidas na troca gasosa. A zona respiratória começa onde os bronquíolos terminais se juntam a um bronquíolo respiratório, o menor tipo de bronquíolo (Figura 22.10), que então leva a um ducto alveolar, abrindo para um aglomerado de alvéolos.

Figura 22.10 Os bronquíolos da zona respiratória levam a bolsas 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 em um aglomerado de alvéolos. Um alvéolo é um dos muitos pequenos sacos semelhantes a uvas que estão presos aos ductos alveolares.

Um saco alveolar é um conjunto de muitos alvéolos individuais responsáveis pelas trocas gasosas. Um alvéolo tem aproximadamente 200 μm de diâmetro com paredes elásticas que permitem que o alvéolo se estique durante a entrada de ar, o que aumenta consideravelmente a área de superfície disponível para troca gasosa. Os alvéolos são conectados aos vizinhos por poros alveolares, que ajudam a manter a mesma pressão do ar nos alvéolos e nos pulmões (Figura 22.11).

Figura 22.11 Estruturas da Zona Respiratória (a) O alvéolo é responsável pelas trocas gasosas. (b) Uma micrografia mostra as estruturas alveolares dentro do tecido pulmonar. LM × 178. (Micrografia fornecida pelos Regentes da Faculdade de Medicina da Universidade de Michigan © 2012)

A parede alveolar consiste em três tipos principais de células: células alveolares do tipo I, células alveolares do tipo II e macrófagos alveolares. Uma célula alveolar tipo I é uma célula epitelial escamosa dos alvéolos, que constitui até 97 por cento da área da superfície alveolar. Essas células têm cerca de 25 nm de espessura e são altamente permeáveis a gases. Uma célula alveolar do tipo II é intercalada entre as células do tipo I e secreta surfactante pulmonar, uma substância composta por fosfolipídios e proteínas que reduz a tensão superficial dos alvéolos. Perambulando pela parede alveolar está o macrófago alveolar, uma célula fagocítica do sistema imunológico que remove detritos e patógenos que atingiram os alvéolos.

O epitélio escamoso simples formado pelas células alveolares do tipo I está ligado a uma fina membrana basal elástica. Esse epitélio é extremamente fino e faz fronteira com a membrana endotelial dos capilares. Juntos, os alvéolos e as membranas capilares formam uma membrana respiratória com aproximadamente 0,5 μm (micrômetros) de espessura. A membrana respiratória permite que os gases se cruzem por simples difusão, permitindo que o oxigênio seja captado pelo sangue para transporte e o CO ₂ seja liberado no ar dos alvéolos.

Doenças do...

Sistema Respiratório: Asma

A asma é uma condição comum que afeta os pulmões em adultos e crianças. Aproximadamente 8,2 por cento dos adultos (18,7 milhões) e 9,4 por cento 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 crônica caracterizada por inflamação e edema das vias aéreas e broncoespasmos (ou seja, constrição dos bronquíolos), que podem inibir a entrada de ar nos pulmões. Além disso, pode ocorrer secreção excessiva de muco, o que contribui ainda mais para a oclusão das vias aéreas (Figura 22.12). Células do sistema imunológico, como eosinófilos e células mononucleares, também podem estar envolvidas na infiltração das paredes dos brônquios e bronquíolos.

Os broncoespasmos ocorrem periodicamente e levam a um “ataque de asma”. Um ataque pode ser desencadeado por fatores ambientais, como poeira, pólen, pelos de animais de estimação ou caspa, mudanças no clima, mofo, fumaça de tabaco e infecções respiratórias, ou por exercícios e estresse.

Figura 22.12 Tecidos de asma normal e brônquica (a) O tecido pulmonar normal não tem as características do tecido pulmonar durante (b) um ataque de asma, que inclui mucosa espessada, aumento de células caliciformes produtoras de muco e eosinófilos infiltrados.

Os sintomas de um ataque de asma envolvem tosse, falta de ar, chiado e aperto no peito. Os sintomas de um ataque grave de asma que requer atenção médica imediata incluem dificuldade em respirar que resulta em lábios ou rosto azuis (cianóticos), confusão, sonolência, pulso rápido, sudorese e ansiedade intensa. A gravidade da condição, a frequência dos ataques e os gatilhos identificados influenciam o tipo de medicamento que um indivíduo pode precisar. Tratamentos de longo prazo são usados para pessoas com asma mais grave. Os medicamentos de ação rápida e de curto prazo usados para tratar um ataque de asma são normalmente administrados por meio de um inalador. Para crianças pequenas ou indivíduos com dificuldade em usar um inalador, os medicamentos para asma podem ser administrados por meio de um nebulizador.

Em muitos casos, a causa subjacente da doença é desconhecida. No entanto, pesquisas 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.

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