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Pulmão

Estruturas respiratórias dos vertebrados
Os pulmões são os órgãos respiratórios dos animais vertebrados de respiração aérea. Encontram-se na cavidade torácica e neles se realizam as trocas gasosas entre o sangue e o ar atmosférico.
Essa troca gasosa entre o organismo e o seu ambiente requer uma membrana respiratória úmida, com uma grande superfície de contato, uma rede de vasos sanguíneos e mecanismos de ventilação do ar.
Com o objetivo de conservar a umidade, os animais terrestres possuem membranas respiratórias internas que se comunicam com o exterior por meio de uma série de canais mais ou menos longos. Entre eles estão as cavidades bucal e nasal, a faringe, a traqueia e os brônquios.
A necessidade de um aumento de superfície fez com que os pulmões dos vertebrados evoluíssem de um simples saco situado na parte posterior da faringe (como nos anfíbios) até se tornarem uma massa esponjosa de sacos microscópicos (alvéolos) ventilados por um sistema de tubos densamente ramificados (árvore bronquial).
Os pulmões dos anfíbios são simples sacos com alvéolos nas paredes. Não têm árvore bronquial e terminam diretamente na faringe. Nos répteis, a estrutura alveolar é mais pronunciada, e os pulmões se dividem em vários lóbulos. Os pulmões das aves apresentam muitos alvéolos e prolongam-se em sacos aéreos e uma cavidade aérea que se estende para dentro de cada osso superior da asa, o que favorece a ventilação. Os pulmões dos mamíferos são completamente alveolados. Essa proliferação de sacos alveolares exigiu uma subdivisão progressiva e extensa da árvore bronquial. Desse modo, os dois brônquios, o esquerdo e o direito, que partem do extremo final da traqueia, separam-se dentro do pulmão em uma série de ramificações menores, denominadas bronquíolos, tubos estreitos que subdividem-se até serem conectados aos alvéolos pulmonares.
Os pulmões do ser humano
Os pulmões humanos são dois órgãos de forma ligeiramente cônica situados na cavidade torácica, separados por um espaço denominado mediastino, que, por sua vez, contém o coração e outras estruturas. Cada pulmão é envolvido por duas membranas, denominadas pleuras. A pleura externa ou parietal encontra-se colada à parede torácica, enquanto a pleura interna ou visceral envolve os pulmões. O espaço que as separa é a cavidade pleural, que contém um líquido lubrificante produzido pelas membranas. Esse líquido reduz a fricção entre as duas camadas e permite o movimento respiratório, mantendo o pulmão aderido à caixa torácica.
Anatomia externa e interna dos pulmões. Externamente, os pulmões aparecem divididos por cissuras em uma série de lóbulos, três no pulmão direito e dois no esquerdo. No seu interior, é possível observar a árvore bronquial e as ramificações das artérias e das veias.

Anatomia macroscópica e microscópica
Os pulmões estendem-se da parte inferior das clavículas até a superfície superior do diafragma, a membrana muscular que separa o tórax do abdome. A base do pulmão é côncava e se adapta à cúpula diafragmática convexa. A superfície pulmonar que desemboca no mediastino (espaço que separa os pulmões) contém uma região por onde entram e saem os brônquios, os vasos sanguíneos e linfáticos e os nervos.
Todas essas estruturas se mantêm ligadas pelo tecido conjuntivo e pela pleura visceral.
Na sua face interna, o pulmão esquerdo apresenta uma concavidade, denominada impressão cardíaca, na qual se encontra o coração. O pulmão direito é mais grosso e largo que o esquerdo e ligeiramente mais curto, devido ao diafragma, que fica mais elevado por causa do fígado, situado logo abaixo.
Cada pulmão divide-se em lóbulos por uma ou mais fissuras. O pulmão esquerdo apresenta dois lóbulos separados por uma fissura oblíqua. O direito apresenta duas fissuras que separam três lóbulos. Cada lóbulo recebe o seu próprio brônquio secundário (brônquio lobar). O brônquio principal direito divide-se em três brônquios lobares e o esquerdo em dois. O terceiro nível de divisão bronquial é formado pelos brônquios segmentares. Cada pulmão apresenta dez brônquios segmentares, e cada um deles fornece ar a um segmento do pulmão (segmento broncopulmonar).
Cada segmento broncopulmonar é formado por numerosos lóbulos de pequeno calibre. Cada um desses lóbulos contém um vaso linfático, uma arteríola, uma vênula e uma ramificação de bronquíolo terminal, envolvidos por tecido conjuntivo elástico. Os bronquíolos terminais se dividem e dão origem aos bronquíolos respiratórios microscópicos. Estes, por sua vez, dividem-se em vários canais alveolares, cujas paredes apresentam numerosos alvéolos ou sacos. A superfície interna dos alvéolos apresenta uma fina película líquida, segregada por algumas células das suas paredes, que permite as condições de umidade adequadas para a troca gasosa.
Associados às paredes alveolares encontram-se os macrófagos, células que eliminam as partículas de pó e outros dejetos dos espaços alveolares. Também se encontram células denominadas fibroblastos, produtoras de fibras. Ao redor dos alvéolos, a arteríola e a vênula do lóbulo pequeno formam uma rede capilar.
Anatomia dos alvéolos pulmonares. Os alvéolos são as estruturas em que se produz o intercâmbio gasoso, razão pela qual estão envolvidos por uma vasta rede de capilares sanguíneos.

A troca de gases
A troca de gases, ou difusão alvéolo-capilar, é a função mais importante dos pulmões. Consiste na passagem de dióxido de carbono (CO2) do sangue para o interior dos sacos alveolares e na passagem de oxigênio (O2) em sentido inverso. Essa troca se realiza por difusão, isto é, por diferença de concentração desses gases em ambos os lados das membranas alveolares que os separam.
Os gases respiratórios que chegam ao pulmão têm de atravessar a membrana respiratória, constituída de um conjunto de camadas, e passar para o interior do capilar sanguíneo. Essa membrana tem espessura média de 0,5μm e é constituída por um epitélio alveolar formado por uma camada de células alveolares com macrófagos livres, uma membrana basal epitelial situada debaixo das células alveolares e a membrana basal do epitélio do vaso capilar.
Levando em conta que os pulmões têm 300 milhões de alvéolos, a superfície total aproximada em que é possível realizar a troca gasosa é de cerca de 70 m2.
O sangue não oxigenado que vai do coração aos pulmões entra pelas artérias pulmonares direita e esquerda. O retorno venoso do sangue oxigenado é realizado pelas veias pulmonares, duas para cada pulmão. Os quatro vasos drenam o sangue oxigenado para o átrio esquerdo do coração. Ao pulmão também chega o sangue oxigenado por meio das artérias bronquiais, que partem da aorta. O sangue oxigenado nutre as células que formam os tecidos pulmonares.
O tecido pulmonar realiza a troca de oxigênio (O2) e dióxido de carbono (CO2) entre o ar atmosférico e o sangue. Tecido pulmonar visto ao microscópio óptico.
Ventilação pulmonar
Define-se ventilação pulmonar como a inspiração (introdução) e a expiração (expulsão) do ar. Do ar que entra, 30% permanecem em tubos condutores, não disponíveis para a troca com o sangue, e os 70% restantes chegam aos alvéolos, disponíveis para a troca.
A inspiração é a entrada de ar nos pulmões. Antes que ela ocorra, a pressão do ar no interior dos pulmões é igual à pressão atmosférica. Para que o ar penetre nos pulmões, a pressão interna deve diminuir, o que se consegue aumentando o volume pulmonar. A expansão pulmonar é consequência da contração dos músculos respiratórios, do diafragma e dos músculos intercostais, que aumentam o volume da caixa torácica. Deve-se considerar que os pulmões se encontram aderidos à parede torácica pela pleura parietal, e que entre esta e a pleura visceral existe uma película líquida que as mantém fortemente unidas. Quando a cavidade torácica se expande, a pleura parietal arrasta a pleura visceral e os pulmões, que aumentam o seu volume.
A expiração é um processo passivo que não demanda atividade muscular. Inicia-se quando os músculos respiratórios relaxam, fazendo com que as costelas desçam e o diafragma se eleve. Esse movimento tem como consequência a redução do volume pulmonar e o aumento da pressão alveolar. O ar então flui dos alvéolos, em que a pressão é maior, para a atmosfera, que tem pressão menor. A expiração torna-se ativa em condições que precisam de uma respiração rápida e vigorosa. Para forçar a expulsão de ar, existem dois mecanismos: a estimulação dos músculos intercostais internos, que deprimem as costelas, e a contração dos músculos abdominais, que empurram as vísceras abdominais para o diafragma.
Volumes pulmonares
Nos pulmões de um ser humano cabem, no máximo, 3.000 ml de ar. No entanto, em condições normais, a troca com a atmosfera é de apenas 500 ml de ar em cada sequência inspiração-expiração. Isso significa que, ao respirar, os pulmões não se esvaziam totalmente. Mesmo depois de uma expiração forçada, quando já não se pode exalar, permanecem nos pulmões cerca de 1.200 ml de ar que não pode ser expulso. É o denominado volume residual.
Podemos calcular o volume de ar que respiramos por minuto, isto é, o volume de ar que fornecemos ao aparelho respiratório a cada minuto. Esse valor é obtido multiplicando-se a frequência respiratória (que, em pessoas adultas, é de cerca de 15 respirações por minuto) pelo volume de ar que trocamos em cada respiração (500 ml): 15 x 500 = 7.500 ml. A entrada de 7.500 ml de ar nos pulmões por minuto não significa que todo esse volume seja destinado à troca de gases, já que cerca de 2.250 ml dessa quantidade ficam retidos na traqueia, nos brônquios e nos bronquíolos, sem chegar aos alvéolos.
Doenças pulmonares
Entre as doenças que afetam os pulmões encontram-se a asma, a bronquite, o enfisema, o carcinoma bronquial e a pneumonia.
A asma é uma doença inflamatória crônica que produz um estreitamento esporádico das vias respiratórias. Os ataques são desencadeados por espasmos do músculo liso que envolve as paredes dos brônquios de pequeno calibre e dos bronquíolos, o que faz com que a via de ar se feche total ou parcialmente. Os sintomas consistem em períodos de tosse, dificuldade respiratória e sibilância, que podem desaparecer espontaneamente ou com tratamento. Às vezes, o desencadeante é um alérgeno, como os ácaros, os poluentes atmosféricos e o pólen de determinadas plantas. Os ataques também podem ser causados por alterações emocionais.
A bronquite consiste em uma inflamação dos brônquios, devido ao desenvolvimento excessivo do tecido glandular de revestimento. O sintoma típico é a tosse acompanhada de expectoração densa de cor verde-amarelada. O tabagismo é a causa mais frequente da bronquite crônica.
Quando ocorre um enfisema, as paredes alveolares se desintegram, originando espaços aéreos anormalmente grandes que permanecem cheios de ar durante a expiração. Diminui o índice da troca gasosa e, em consequência, a concentração de oxigênio sanguíneo, de maneira que um leve exercício já deixa o doente ofegante. À medida que a doença progride, a capacidade respiratória diminui e a pessoa deve forçar a expiração. O enfisema decorre de uma irritação mantida durante muito tempo, provocada pelo fumo, pela poluição atmosférica ou pela exposição continuada a partículas aéreas. Os processos implicados foram amplamente estudados. Demonstrou-se que a fumaça do cigarro não interfere apenas nos mecanismos que previnem o enfisema, mas também impede o reparo do tecido pulmonar afetado.
Existem outras doenças que afetam os pulmões. Por exemplo, nas paredes dos brônquios origina-se um tipo frequente de câncer de pulmão: o carcinoma bronquial. A irritação constante provocada pelo fumo e pelos poluentes causa bronquite e enfisema, com secreções mucosas que não podem ser eliminadas devido à degeneração que provocam no epitélio. Se os agentes causadores não forem evitados, o processo pode continuar até o aparecimento do carcinoma. As células da parede bronquial passam a se dividir incessantemente e as células normais desaparecem. O crescimento das células malignas pode bloquear o canal bronquial. O tratamento baseia-se na extirpação do pulmão. Os não fumantes também podem ter câncer de pulmão, mas a doença tem uma incidência 20 vezes superior nos fumantes.
A pneumonia é, por sua vez, uma infecção com inflamação aguda dos alvéolos. Os sacos alveolares enchem-se de líquido e o o espaço aéreo pulmonar se reduz. A causa mais frequente da pneumonia é a infecção pela bactéria Streptococcus pneumoniae, mas outros micro-organismos também podem causá-la.

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