Um corpo nas alturas - Fisiologia

UM CORPO NAS ALTURAS - Fisiologia

O organismo do homem sofre várias mudanças ao enfrentar a perigosa aventura de viver sob frio intenso e com pouco oxigênio, quando desafia montanhas acima de 6 000 metros.

Respiração a Fundo - Biologia

RESPIRAÇÃO A FUNDO - Biologia

Ao partir do nariz, o ar deveria entrar no mais eficiente aparelho de condicionamento. Mas isso geralmente não acontece, porque os caminhos que levam aos pulmões estão danificados pela fumaça da poluição e dos cigarros

Respirar, segundo o bom e velho dicionário Aurélio, é "absorver o oxigênio do ar nos pulmões". Cientistas americanos, no entanto, pretendem fazer um acréscimo a definições clássicas como essa: pois, segundo eles, repirar é também encher os pulmões com um líquido transparente, insípido e inodoro, conhecido como perfluorcarbono. Ainda nos anos 60 , descobriu-se que essa substância possui uma concentração tão grande de oxigênio, a ponto de os pulmões de cobaias serem capazes de extraí-lo com facilidade. Só no final do ano passado, porém, na Universidade de Temple, nos Estados Unidos, experimentou-se pela primeira vez em seres humanos a chamada respiração líquida, ou seja, a substituição do ar pelo perfluorcarbono. Foram sete casos de bebês prematuros demais para realizarem os movimentos respiratórios sem a ajuda de aparelhos. Um sistema foi especialmente construído para injetar nos pulmões, com extrema delicadeza, o líquido rico em oxigênio.Nenhum bebê sobreviveu, por causa de outras complicações de saúde. Mas os cientistas garantem que, apesar disso, a respiração líquida, em si, pode ser considerada um sucesso, digno de ser comemorado como um dos grandes avanços da Medicina nos últimos tempos. Trocar o gás da atmosfera por esse líquido fabricado em laboratório oferece a vantagem imediata de aposentar os tradicionais aparelhos de ventilação artificial, usados sempre que os pulmões não conseguem trabalhar por conta própria. As máquinas convencionais de ventilação, ao simularem os movimentos respiratórios, lançam ar no organismo do paciente com tanta força, que a pressão acaba arrebentando as células, aliás, são uma das mais frágeis estruturas do corpo humano. Por isso, chega a ser surpreendente que uma pessoa de meia-idade ainda tenha pulmões funcionando, bem ou mal, vivendo em um mundo coberto pela fumaça da poluição e dos cigarros, próprios ou alheios.Isso só é possível porque o ar, antes de alcançar as células pulmonares, percorre as chamadas vias aéreas, repletas de obstáculos para toda sorte de partícula tóxica. Esse caminho ainda tem mistérios que fazem alguns pesquisadores perderem o fôlego de espanto. Só para comparar: hoje em dia, o homem consegue mapear o cérebro em áreas de acordo com a função, mas ignora o papel de seis dos oito tipos de células que revestem as vias aéreas. Embora seja o protagonista do processo, o pulmão mesmo não tem segredos. Afinal, o organismo humano troca gases exatamente como as amebas, seres unicelulares que surgiram há cerca de 500 milhões de anos. Isto é, o ar atravessa uma membrana finíssima, com aproximadamente 0.5 milésimo de milímetro de espessura, e se dissolve no citoplasma, o líquido que recheia a célula. Assim, o oxigênio pode ser transportado até microscópicos vasos capilares, onde pega carona nas moléculas de hemoglobina do sangue; pelo mesmo trajeto, em direção inversa, o gás carbônico, produzido pela queima do oxigênio no organismo, é mandado para fora.

A questão é que, diferente das amebas, o homem consome muito mais oxigênio do que sua superfície corporal seria capaz de capturar. O organismo humano adulto precisa de nada menos do que 90 metros quadrados forrados de células especializadas na troca gasosa. E, de fato, ele dispõe de toda essa superfície para a absorção do oxigênio, só que dobrada milhares de vezes, a ponto de ocupar o espaço modesto de dois sacos cor-de-rosa com mais ou menos 25 centímetros de comprimento, que pesam juntos cerca de 700 gramas. Um pulmão nada tem a ver com um balão, oco por dentro. Sua estrutura pode ser descrita como uma árvore com um tronco cartilaginoso, o brônquio, que se divide ao meio em dezessete gerações, isto é, 262 000 vezes, em galhos cada vez mais finos.

Com menos de 1 milímetro de diâmetro já se pode falar em bronquíolo, um tubo sem cartilagem, formado apenas por músculo e mucosa. Presos nos brônquios, encontram-se sacos com 1 a 2 centímetros, os lobos pulmonares. Estes, por sua vez, se subdividem em saquinhos com 0,1 a 0,3 milímetro, cercados por vasos capilares: são os  alvéolos , cenário efetivo das trocas gasosas. Os dois pulmões somam cerca de 300 milhões de alvéolos. "Se pudessem ser espalhados no chão, eles cobririam uma quadra de tênis", calcula o professor de Educação Física Benedito Sérgio Denadai, que vem pesquisando os  mecanismos dos pulmões na Escola Paulista de Medicina, onde está instalado um dos primeiros laboratórios brasileiros de fisiologia respiratória, inaugurado há doze anos. Ali, entre outras coisas, modernos equipamentos comparam o fôlego de atletas e de pessoas sedentárias, o que entusiasma Denadai, ex-jogador de basquete na cidade de Marília, no interior de São Paulo. Em qualquer parte do planeta, o ar que se respira é composto em 22,93% por oxigênio. "No alvéolo", descreve Denadai, "o oxigênio tende a passar para o sangue, que depois de circular por todo o corpo chega ali com baixíssima concentração e, portanto, pouca pressão desse gás."Com o gás carbônico acontece o contrário, pois o sangue venoso que alcança os pulmões carrega grande quantidade dele, enquanto o ar possui apenas 0,04% dessa substância. Assim, é natural que o gás carbônico troque o aperto no sangue pelafolga no ar do interior do alvéolo. Respirar, no entanto, envolve outras questões de Física. "Se a pressão dentro dos pulmões fosse idêntica à da atmosfera, o ar não se deslocaria. É preciso haver diferenças", determina o fisiologista Ivan da Cruz Piçarro, professor da Escola Paulista de Medicina. No caso, o jogo de pressões é realizado por músculos do tórax: "As pessoas têm a ilusão de que o peito estufa na inspiração porque os pulmões se enchem. Mas, na realidade, são os pulmões que ficam cheios porque o tórax dilata", esclarece Piçarro. A contração muscular faz a caixa torácica aumentar de tamanho, e a pressão interna cai. Quando isso acontece, aproximadamente meio litro de ar entra nos pulmões, porque, mais uma vez, o gás tende a sair do lugar de maior pressão para o de menor pressão.

Na expiração, contudo, os músculos não costumam ter trabalho - basta que relaxem e a caixa torácica encolhe. Logo a pressão interna fica maior do que a pressão do ambiente e o ar escapa para fora. Se alguém fura a caixa torácica, a pressão vai embora e, dai, fica impossível respirar. É por isso que tiros e facadas no peito quase sempre matam, mesmo sem haver perfuração do pulmão ou do coração. Segundo Piçarro, a situação dos músculos respiratórios só muda durante exercícios físicos : "Então, os pulmões passam a receber até 1,5 litro de ar, cada vez que se enchem", diz ele. "Como todo esse gás precisa ser renovado rapidamente, para atender à necessidade de oxigênio durante o esforço, alguns músculos passam a se contrair para acelerar a expiração." No governo desse ritmo está o cérebro, cujas células constantemente analisam o pH (índice de acidez) do sangue, para verificar o equilíbrio entre o gás carbônico e o oxigênio (veja quadro). "Tanto faz estar numa praia, onde a pressão atmosférica é alta, ou no pico de uma montanha, onde o ar é rarefeito", revela Piçarro. "Pois o organismo regula o ritmo respiratório para absorver sempre a mesma quantidade de oxigênio."Também não importa o lugar, o gás da atmosfera nunca é suficientemente bom para entrar em contato com as exigentes células pulmonares - mesmo o mais puro ar do campo. "As vias aéreas são o mais perfeito aparelho condicionador de que se tem notícia", considera a pneumologista Ilma Aparecida Paschoal, que divide seu tempo entre as salas de aula da Universidade de Campinas, no interior de São Paulo, e as pesquisas com o microscópio eletrônico, usado para examinar as células que revestem o caminho do ar pelo nariz, seios faciais, faringe, traquéia, brônquios e bronquíolos - enfim, as vias aéreas. "As células pulmonares enrijecem e até congelam com temperaturas frias" conta a pesquisadora. "Por isso, mal entra no nariz, o ar começa a ser aquecido, graças a uma rede de vasos sangüíneos sob a mucosa, para chegar nos alvéolos com uma temperatura exata: 37 graus Celsius, nem mais, nem menos."No caso de um andarilho no calor do deserto, a função das vias aéreas pode ser a de resfriar o ar, liberando água na superfície da mucosa. "Independente do calor excessivo, enquanto respiramos, perdemos água", revela Ilma. Mais uma vez isso acontece em prol das células pulmonares, que, de tão finas, se ressecam com facilidade: o ar só pode entrar em contato com elas quando possui uma umidade relativa de 100%. Para se ter uma idéia, em épocas de chuva, a umidade relativa de uma cidade como o Rio de Janeiro fica em torno de 75%; em climas desérticos, porém, a umidade relativa média costuma ser 10%, dando mais trabalho ao aparelho respiratório. O conceito antigo de que climas secos fazem bem aos pulmões vem do fato de que algumas bactérias causadoras de doenças são aeróbicas, isto é, respiram. Assim, se a secura do ar não facilita as coisas para os pulmões, também não ajuda esses microorganismos a sobreviver.

O ar ainda pode ser considerado uma suspensão de partículas e, teoricamente, nenhuma delas deve entrar nos pulmões. Para defendê-los, as vias aéreas possuem células gorduchas, as calciformes, que não param de produzir uma substância grudenta, o muco. Dessa maneira, as partículas de poluentes vão ficando coladas nas paredes das vias aéreas, à medida que o ar passa. Esse muco, por sua vez, é constantemente arrastado para cima, até ser engolido na altura da glote, sem que se perceba. Quem realiza esse serviço de limpeza, varrendo o muco contra a força da gravidade, são minúsculas células, cada qual com 200 microscópicos cílios em média. "A coreografia dos cílios é impressionante", nota Ilma, com os olhos azuis arregalados pelo entusiasmo. De fato, se os cílios simplesmente batessem de um lado para outro o muco ficaria zanzando, sem sair do lugar. Mas não é isso o que se observa. Esses microscópicos feixes, mergulhados na camada gelatinosa que reveste as vias aéreas, realizam movimentos como os dos braços de um nadador. Ou seja, emergem e batem na frente; em seguida, se encolhem mergulhando. Dessa forma, o muco é conduzido em um único sentido - para o alto. 

Quando esse transporte deixa de ser eficiente, o muco passa a se acumular. Em um ato reflexo, os músculos abdominais se contraem com violência, para que um forte jato de ar expulse esse excesso. É a tosse. O espirro tem um papel semelhante, embora cause mais efeito para limpar as vias aéreas superiores, como o nariz: após uma inspiração profunda, ocorre uma expiração súbita pela boca, com o ar atingindo uma velocidade de até 150 quilômetros por hora.

Há catorze anos, pesquisadores suecos fizeram uma descoberta curiosa: a estrutura dos cílios do aparelho respiratório é idêntica à do espermatozóide. Existem doenças hereditárias em que o homem, além de ser estéril porque seus espermatozóides são imóveis, também sofre de bronquite crônica, por causa de defeitos nos cílios. Mas raramente o transporte nas vias aéreas é mal realizado por causa de problemas genéticos como esse: "O primeiro efeito do 3. cigarro. 3 é paralisar os cílios", acusa Ilma. O pior, vem algumas tragadas mais tarde, quando essas células ficam carecas. Afinal, uma célula ciliada demora até 220 dias para se renovar. Sabe-se que entre aquelas seis células desconhecidas das vias aéreas, uma se transforma em célula ciliada, quando uma substituição é necessária. Resta saber qual delas. Só assim os pesquisadores poderão entender o câncer de pulmão, que misteriosamente sempre nasce nos brônquios. "Os poluentes devem causar alterações na metamorfose da célula desconhecida em célula ciliada. Daí surgiria a doença", suspeita Ilma. A  poluição e o cigarro  também causam a proliferação das células calciformes, produtoras do muco. Eis o pigarro do fumante. Faz sentido: quanto mais muco, maior a barreira entre as paredes das vias aéreas e os tóxicos, capazes de provocar queimaduras.

O problema é que o muco é um campo fértil para microorganismos e, por esse motivo, ele aumenta muito quando alguém está resfriado, por exemplo. Microorganismos nunca são bem recebidos no aparelho respiratório, que deveria ser esterilizado da garganta para baixo, graças a um batalhão de células de defesa na faringe. O invasor que passa incólume não pode respirar aliviado: a postos nas paredes das vias aéreas ficam os macrófagos, células imunológicas que literalmente engolem os inimigos. Se, mesmo assim, o microorganismos escapa, muitos portões se fecham nas passagens para os pulmões. Ou seja, os brônquios se contraem para impedir a sua entrada. Daí a dificuldade do doente para respirar.Por zelo, dentro dos alvéolos encontram-se mais macrófagos, embora nenhum microorganismo devesse entrar nessa área nobre. Quando isso acontece, a inflamação resultante é a famosa pneumonia. "Se um germe consegue vencer todas as batalhas nas vias aéreas, é sinal de que as defesas estão muito enfraquecidas, como na AlDS, ou de que estamos diante de um inimigo muito poderoso", comenta Ilma "Os médicos devem encarar qualquer caso de pneumonia com o maior respeito. Para o pneumologista Flávio Tavares Martins, do Hospital Albert Einstein, em São Paulo, mais grave ainda é o enfisema, uma degeneração gradual das paredes pulmonares, que se rompem. "Isso não causa dor, só falta de ar", diz ele. "As pessoas só notam o problema quando a doença já evolui há vinte anos. Então, há pouco o que fazer."Segundo o médico, problemas pulmonares podem ser controlados com drogas e exercícios para os músculos respiratórios. Além disso, a Medicina tem realizado proezas: em novembro de 1990, na Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, uma mãe transferiu parte do seu pulmão para substituir o órgão danificado na filha de 12 anos de idade. Os médicos agora esperam que a porção do pulmão materno cresça até atingir o tamanho normal na menina. Os cientistas, porém, desconhecem uma maneira de poupar os pulmões. Diferente do coração, por exemplo, não há ginástica que melhore a sua saúde: o único remédio é o luxo de respirar um ar livre de qualquer espécie de fumaça

Em ritmo acelerado

Com monitores para medir a respiração e o oxigênio absorvido pelo organismo, um atleta pedalou normalmente uma bicicleta; em seguida passou a pedalar com uma perna só. Para surpresa do fisiologista Antonio Carlos da Silva, que realizou a experiência na Escola Paulista de Medicina, a mudança fez a respiração do atleta acelerar. "Os músculos respiratórios são comandados por sinais nervosos que partem da região do tronco cerebral", explica o fisiologista. "Esses comandos, por sua vez, poderiam ser influenciados por substâncias liberadas durante a fadiga muscular.Ao agüentarem sozinhos a carga de uma bicicleta, os músculos de uma única perna se cansariam mais, portanto liberariam mais substâncias, aumentando o ritmo da respiração em um reflexo.Tradicionalmente, acreditava-se que esse ritmo era regulado apenas em função do oxigênio existente no sangue arterial, analisado por células especializadas no próprio cérebro e na artéria carótida, que parte do coração. "Para o sistema nervoso, aliás, pequenas alterações na oxigenação sanguínea são menos importantes do que variações na quantidade de gás carbônico", esclarece Silva. "Esse gás é capaz de modificar a acidez do sangue, o que prejudica o funcionamento das células, especialmente as nervosas."

Setor de Trocas: Onde se absorve oxigênio

A troca de gases ocorre em 300 milhões de saquinhos, os alvéolos, dentro dos pulmões. Ali, o oxigênio do ar passa para o sangue venoso, onde existe uma baixa concentração desse gás. Já o gás carbônico, cuja concentração sangüínea é alta, passa para o ar, que possui apenas 0,04% dessa substância.

Conheça o pai da 'invenção' mais letal da história

Conheça o pai da 'invenção' mais letal da história

Buck Duke (Foto: BBC)

Autores debatem o legado do empreendedor americano que modernizou a indústria tabagista.

Ele parece pequeno e inofensivo - branco e com apenas oito centímetros de tamanho. Mas o cigarro é visto como um dos grandes males da saúde pública e repudiado como poucos produtos.

Mas quem o inventou e como essa pessoa pode ser responsabilizada pelas inúmeras mortes provocadas pelo cigarro?

O cirurgião americano Alton Ochsner lembra que, quando ainda era estudante de medicina em 1919, sua turma foi chamada para assistir a uma autópsia de uma vítima de câncer de pulmão. Na época, a doença era tão rara que os estudantes acharam que não teriam outra chance de testemunhar algo parecido.

Quase um século depois, estima-se que 1,1 milhão de pessoas morram por ano da doença. Cerca de 85% dos casos são relacionados a apenas um fator: tabaco.

"O cigarro é o artefato mais mortal da história da civilização humana", diz Robert Proctor, da Universidade de Stanford. 'Ele matou cerca de 100 milhões de pessoas no século 20.'

Fenômeno

Jordan Goodman, autor do livro Tabaco na História disse que, como historiador, ele teve o cuidado de não apontar o dedo a nenhum indivíduo, "mas na história do tabaco eu me sinto confiante em dizer que James Buchanan Duke - conhecido como Buck Duke - foi responsável pelo fenômeno do século 20 conhecido como cigarro".

Em 1880, aos 24 anos, Duke entrou em um nicho da indústria do tabaco - os cigarros já enrolados. Uma equipe pequena de Durham, no Estado da Carolina do Norte, enrolava a mão os cigarros Duke of Durham.

Dois anos depois, Duke percebeu uma chance de ganhar dinheiro. Ele começou a trabalhar com um jovem mecânico chamado James Bonsack, que disse que poderia construir uma máquina para fabricar cigarros.

Duke estava convencido que as pessoas estariam dispostas a fumar os cigarros perfeitamente simétricos produzidos pela máquina.

O equipamento revolucionou a indústria do tabaco. "Trata-se, essencialmente, de um cigarro de tamanho enorme, cortado em comprimentos apropriados, por lâminas rotativas", diz Robert Proctor.

Mas, como as pontas ficavam abertas, o tabaco precisava ser umedecido, para ficar rígido, e não cair do cigarro. Isso era feito com ajuda de aditivos químicos, como glicerina, açúcar e melaço.

Mas esse não era o único desafio. Antigamente, as funcionárias enrolavam cerca de 200 cigarros por turno. A nova máquina produzia 120 mil cigarros por dia - um quinto do consumo de todos os Estados Unidos, na época.

"O problema é que ele era capaz de produzir muito mais cigarros do que conseguia vender", diz Goodman. "Ele precisava entender como conquistar esse mercado."

Marketing e publicidade

A resposta estava na publicidade e no marketing. Duke patrocinou corridas, distribuiu cigarros gratuitamente em concursos de beleza e colocou anúncios nas revistas da época.

Ele também percebeu que a inclusão de figurinhas colecionáveis nas carteiras de cigarro era tão importantes quanto trabalhar na qualidade do produto. Em 1889, ele gastou US$ 800 mil em marketing (ou US$ 25 milhões, em valores de hoje em dia).

Bonsack ficou com a patente da máquina, mas, em gratidão ao apoio de Duke, deu 30% de desconto no seu aluguel ao industrial.

A vantagem competitiva - aliada à promoção vigorosa - foi fundamental para o sucesso de Duke. 

Como suspeitava, as pessoas gostavam dos cigarros feitos pela máquina. Eles tinham aparência mais moderna e higiênica. Uma das campanhas enfatizava o fato de que cigarros manuais eram feitos com contato da mão e da saliva de outras pessoas.

Mas, apesar de o número de fumantes ter quadruplicado nos 15 anos até 1900, o mercado ainda era um nicho, já que a maioria das pessoas mascava tabaco ou fumava usando cachimbos ou charutos.

Duke - que também era fumante - viu o potencial competitivo dos cigarros em relação aos demais produtos. Uma das vantagens era a facilidade para acendê-los, ao contrário dos cachimbos.

"O cigarro, realmente, era usado de forma diferente", diz Proctor. "E uma das grandes ironias é que os cigarros eram considerados mais seguros do que os charutos porque eram vistos como apenas 'pequenos charutinhos'."

Mas um elo direto com câncer de pulmão não foi encontrado até 1957 na Grã-Bretanha e 1964 nos Estados Unidos.

Os cigarros chegaram a ser promovidos como benéficos à saúde. Eles eram listados nas enciclopédias farmacêuticas até 1906 e indicados por médicos para casos de tosse, resfriado e tuberculose - uma doença que é agravada pelo fumo.

Moralidade

No começo dos anos 1900, houve um movimento antitabagismo, mas ele estava mais relacionado à moralidade do que à saúde.

O crescimento no número de crianças e mulheres fumantes era parte de um debate sobre o declínio moral da sociedade. Os cigarros foram proibidos em 16 Estados americanos entre 1890 e 1927.

A atenção de Duke voltou-se para o exterior. Em 1902, ele formou a empresa britânica British American Tobacco. As embalagens e o marketing foram ajustados para mercados consumidores diferentes, mas o produto era basicamente o mesmo.

"Para ele, todos os cigarros eram iguais. Toda a globalização que hoje nos é familiar, com marcas como McDonalds e Starbucks - tudo isso foi antecipado por Duke e seus cigarros."

A indústria do cigarro continua em expansão até hoje. Apesar de ela estar em queda em determinados países desenvolvidos, no mundo emergente, a demanda por cigarros cresce 3,4% por ano. Em números globais, a indústria ainda está crescendo.

A Organização Mundial da Saúde alerta que, caso não sejam adotadas medidas preventivas, 100 milhões de pessoas morrerão de doenças relacionadas ao tabaco nos próximos 30 anos - um número superior à soma de vítimas da Aids, tuberculose, acidentes de carros e suicídios.

Mas Buck Duke pode ser responsabilizado por isso? Afinal de contas, ninguém é obrigado a fumar. Em um ensaio recente para a revista Tobacco Control, Robert Proctor argumenta que todos na indústria tabagista têm sua parcela de culpa.

"Nós temos que perceber que anúncios podem ser cancerígenos, junto com as lojas de conveniência e até farmácias que vendem cigarros. Os executivos que trabalham na indústria tabagista causam câncer, assim como os artistas que desenham as carteiras e as empresas de relações públicas e marketing que lidam com essas contas", diz Proctor.

Buck Duke morreu em 1925, antes da era dos grandes processos e da responsabilização do tabaco por doenças como câncer de pulmão.

"Eu não o culparia pelo [crescimento do] consumo de cigarros", diz Bob Durden, que é biógrafo do industrial. Ele aponta que Duke também foi responsável por ações positivas, como doações de mais de US$ 100 milhões para o Trinity College, na Carolina do Norte, que foi rebatizado de Duke University, em sua homenagem.

"Ele foi tanto um herói quanto um vilão", diz Goodman. "Buck Duke é um herói em termos de sua compreensão do mercado e da psicologia humana, da formação de preço, da publicidade. Nesse sentido, ele não é vilão. Mas ele fez o mundo fumar cigarros. E os cigarros são o grande problema do século 20."