Sistema respiratório

Como é construído o pulmão?

Daniel Deheinzelin é médico pneumologista. Livre-docente pela Faculdade de Medicina da USP, integra o corpo clínico do Hospital Sírio-Libanês (SP).

O pulmão é o maior órgão do corpo. Sua função é permitir que o ar que respiramos entre em contato com o sangue que circula em nosso organismo. Esse contato possibilita uma troca gasosa essencial para a vida. Basicamente, ela consiste na absorção do oxigênio pelo sangue a fim de, ligado à hemoglobina, ser transportado para todas as células do corpo, e na eliminação do gás carbônico, que as células produziram para gerar energia.

Para realizar essa troca, o pulmão é composto de uma membrana muito fina, chamada membrana alveolar, que separa aproximadamente 1 litro de sangue de 5 litros de ar. Esse volume corresponde à capacidade máxima de ar que o pulmão de um adulto de 70 kg suporta.

Se a superfície da membrana alveolar de um pulmão fosse estendida como um tapete, ele teria o tamanho de uma quadra de tênis, por volta de 130 m­­2. A extensão dos vasos sanguíneos em contato com essa membrana é um pouco menor, 115 m2  mais ou menos. O mais impressionante, porém, é que essa área inteira é “lavada” por somente 200 ml de sangue. Portanto, para recobri-la por inteiro, a camada de sangue em contato com a membrana tem de ser muito fina. Tão fina que, nesses vasos, passa um glóbulo vermelho por vez, algo que não ocorre nos demais órgãos do corpo.

Outro fato intrigante é que essa quadra de tênis é feita apenas com 1 litro de tecido. Por isso mesmo, as perguntas mais frequentes sobre o pulmão refletem o desejo de saber como a quadra de tênis se mantém com tão pouco tecido e como está dobrada para caber dentro do tórax. Para ter uma ideia, o desafio é igual a fazer uma dobradura com uma folha de papel sulfite, que se encha e se esvazie de forma cíclica, e  caiba dentro de um dedal.

Como construir um sistema que leve ar e bombeie sangue ao mesmo tempo para algumas centenas de milhões de unidades de troca, os alvéolos?

A solução ocorre durante a fase de morfogênese do feto, ou seja, na fase em que os órgãos se formam. Enquanto o sistema respiratório se divide em série, com uma unidade ligada à outra, o sistema vascular se divide em paralelo, de forma que a partir de um ramo inicial da artéria pulmonar, as divisões estabeleçam contatos em diferentes áreas de ventilação. Imagine uma tela de bordado. A tela é formada pelas unidades respiratórias e os fios que se entrelaçam na tela são os vasos sanguíneos, isto é, os capilares pulmonares. Entendemos por capilares, as ramificações das artérias que, ao se juntarem novamente, formam as veias pulmonares que levam o sangue oxigenado de volta para o coração.

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Esse padrão só tem início após a 15a divisão dos brônquios, que constituem as vias de condução do ar. Após entrar pelo nariz e boca, o ar chega aos pulmões pela traqueia, que se divide em brônquio principal direito e esquerdo. A partir daí, ocorre a divisão em brônquios lobares, seguida de bifurcações sucessivas.  A cada divisão, o tamanho de um dos ramos e seu diâmetro guardam relação constante com o ramo de origem. Essa relação é muito importante para evitar danos causados pelo fluxo de ar, porque esse tipo de ramificação reduz a turbulência.  É como se fosse uma árvore de cabeça para baixo. O tronco é a traqueia e os brônquios e suas divisões são os galhos, cada vez mais finos e em maior número.  Como o sistema arterial e venoso segue essas divisões em paralelo, temos três árvores misturadas em uma só.

Como é possível sustentar toda essa árvore com uma camada de tecido que tem menos de uma micra de espessura? A árvore é mantida por uma série de fibras, formadas por diferentes proteínas, que dão estabilidade ao sistema. Essas fibras são todas interconectadas e se dividem em três eixos principais. O sistema axial parte do centro do pulmão em direção à periferia assim como os aros de uma roda de bicicleta. Esse sistema é mais rígido e está diretamente ancorado nos brônquios. Ele se liga também à periferia do pulmão e forma uma camada contínua, a pleura, que reveste o órgão como a parede de uma bexiga. Interconectado a tudo isso, fica o sistema septal, que forma a parede de cada alvéolo. O sistema septal é como uma rede de pesca que pode aumentar ou diminuir de tamanho conforme o pulmão se enche ou esvazia. De fato, uma vez que normalmente só fazemos força para encher os pulmões, são as propriedades elásticas desse sistema de fibras que fazem o pulmão esvaziar. Novamente, é como a bexiga, que uma vez cheia tende a esvaziar para que suas paredes voltem à condição de repouso.

Essa visão do pulmão facilita compreender por que, por exemplo, no enfisema, a pessoa sente muita falta de ar. Esse sintoma surge como consequência da destruição do sistema septal, as paredes dos alvéolos. Para além da perda de superfície de troca que resulta dessa destruição, vamos ter uma desigualdade entre as áreas onde o ar penetra e os vasos sanguíneos, a chamada desigualdade ventilação/perfusão. Essa desigualdade, que decorre de alterações nessa arquitetura tão complexa, é a principal causa dos distúrbios nas trocas gasosas que caracterizam as doenças pulmonares.

Weibel ER. What makes a good lung? Swiss Med Wkly. 2009 Jul11;139(27-28):375-86.