Respiração pulmonar

Mestre em Ecologia e Recursos Naturais (UFSCAR, 2019)
Bacharel em Ciências Biológicas (UNIFESP, 2015)

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Dentro do reino animal existem diversas formas de realizar trocas gasosas. Muitos grupos de organismos não possuem tecidos especializados para esta função, dependendo da difusão do oxigênio pelas células para respirar. Naqueles em que ocorre diferenciação de tecido respiratório, podem existir estruturas únicas como em animais marinhos que possuem brânquias e guelras para desempenhar as trocas gasosas. Contudo, diversos animais tanto terrestres (anfíbios, repteis, aves e mamíferos) quanto aquáticos (como alguns moluscos e peixes), desenvolveram um órgão extremamente especializado e vascularizado, o pulmão.

Embora não seja o modo de respiração mais eficiente que existe (este título pertence à respiração traqueal dos insetos), a respiração pulmonar permite o suporte de animais de grande porte, como baleias e elefantes. As trocas gasosas por meio de pulmões ocorrem de maneira única em cada grupo animal, dependendo de diversos fatores como habitat e história evolutiva. Nos animais terrestres os pulmões são o órgão central da respiração, internalizados e protegidos em estruturas ósseas. Sua estrutura celular composta por milhões de dobramentos vascularizados, que formam pequenas estruturas similares a bolsas que se enchem de ar a cada inspiração, conectadas por uma trama de dutos, os brônquios, que carreiam o ar inalado vindo da traqueia. A respiração pulmonar se diferencia da branquial, que ocorre em peixes e muitos animais aquáticos, pela internalização da estrutura principal de troca gasosa, exposta ao ambiente.

Um grupo muito especifico de peixes ósseos chamados dipnoicos apresentam um ou dois pulmões sem brônquios que são utilizados na respiração em conjunto a brânquias reduzidas. Teoriza-se que um ancestral destes animais possa ter sido o responsável pela colonização do ambiente terrestre, adquirindo características cada vez mais derivadas que permitiram a completa independência motora, respiratória e reprodutiva da água. Assim, a respiração pulmonar tem um papel chave na vida terrestre por permitir expelir os gases resultantes do metabolismo (CO2) enquanto absorve O2 em um meio seco, como o ar.

Alguns moluscos, como os caramujos terrestres, e os anfíbios, possuem em comum a estrutura saculiforme de seus pulmões, sem apresentar dobras complexas. Os anfíbios ainda são capazes de realizar parte de suas trocas gasosas através da pele, que é muito vascularizada e úmida em algumas famílias de anfíbios que possuem muco na pele. Ainda assim, o pulmão é seu órgão respiratório principal, recebendo ar através da cavidade oral que é preenchida tanto pela boca quanto pelas narinas. É importante ressaltar que nos estágios de girino e até mesmo na vida adulta de espécies mais associadas a água, podemos encontrar brânquias que são responsáveis pela respiração.

Nos répteis a respiração pulmonar ganha atributos muito importantes, tais como a presença de alvéolos e dobramentos parenquimatosos que aumentam a superfície de troca gasosa pulmonar. Como os répteis não apresentam diafragma, o controle da respiração ocorre através da contração de músculos peitorais (em tartarugas) ou músculos intercostais (demais répteis) que expandem a cavidade corporal. Nas aves, modificações ainda maiores são encontradas, com pulmões não-expansivos e sacos aéreos distribuídos pelo corpo, cuja função é receber o ar inalado (aumentando de volume) e expulsar o ar no processo de expiração, fazendo com que ele passe por um sistema parabronqueal, onde cavidade aéreas ficam paralelas a finos capilares sanguíneos responsáveis pela internalização do oxigênio e liberação do dióxido de carbono.

Em humanos e nos demais mamíferos, a respiração pulmonar ocorre através dos alvéolos vascularizados das regiões terminais de bronquíolos (menor diâmetro que os brônquios). A forca motriz para inalar e expelir o ar advém do movimento do diafragma associado aos músculos intercostais, que ampliam e reduzem o volume da caixa torácica acomodando a expansão do pulmão. A respiração ocorre de maneira involuntária, controlada pelo bulbo cerebral que é capaz de detectar o pH do sangue (que fica mais ácido com o acumulo de CO2 ou mais alcalino quando está rico em O2). Embora a inspiração do ar possa ocorrer pela boca e pelo nariz, em cavalos há separação destas cavidades e a inalação é obrigatoriamente nasal. Outro mamífero com modificações no sistema respiratório é o elefante, que não possui espaço entre as pleuras parietal e visceral (finas camadas membranosas que recobrem o pulmão e o lubrificam, auxiliando em sua contração e relaxamento).

Anatomia dos Pulmões. Ilustração: BlueRingMedia / Shutterstock.com

Referências:

Ludders, J.W., 2015. Respiration in birds. Dukes’ Physiology of Domestics Animals. 13th ed. John Wiley and Sons, Iowa, pp.245-262.

Thews, G., 1983. Pulmonary respiration. In Human Physiology (pp. 456-488). Springer, Berlin, Heidelberg.

Lőw, P., Molnár, K. and Kriska, G., 2016. Atlas of animal anatomy and histology. Springer.

Krogh, A., 1941. The comparative physiology of respiratory mechanisms. University of Pennsylvania press.