Gabriela Souto Nogueira

TROCAS GASOSAS DIFUSÃO DE O2 e CO2 ATRAVÉS DA MEMBRANA

RESPIRATÓRIA

PRESSÕES GASOSAS NUMA MISTURA DE GASES

• Pressão parcial: A velocidade de difusão de cada gás é diretamente proporcional à pressão causada por esse gás isoladamente

• é determinada: – Concentração– Coeficiente de solubilidade.

• Coeficiente de solubilidade: depende da atração do gás pela água.– ↑ Atração: pressões menores para um maior número de moléculas dissolvidas.– ↓ Atração: pressões excessivas para um menor número de moléculas dissolvidas.

• Oxigênio 0, 024• Dióxido de carbono 0,57• Monóxido de carbono 0, 018• Nitrogênio 0, 012• Hélio 0, 008

• É a pressão parcial que tende a forçar as moléculas do gás a passarem através da membrana alveolar para o sangue dos capilares alveolares.

• Por outro lado, as moléculas do mesmo gás já dissolvidas no sangue chocam-se ao acaso e algumas retornam para o interior dos alvéolos

• A difusão efetiva é determinada pela diferença entre as duas pressões parciais.

DIFUSÃO DOS GASES ENTRE A FASE GASOSA NOS ALVÉOLOS E A FASE DISSOLVIDA NO SANGUE PULMONAR.

1. SOLUBILIDADE (↑solubilidade = ↑ difusão)

2. ÁREA de seção transversa do líquido (↑área = ↑difusão)

3. DISTÂNCIA através da qual o gás deve difundir-se (↑distancia = ↑tempo para ocorrer a difusão)

4. PESO MOLECULAR (↑ velocidade do movimento cinético das moléculas, que é inversamente proporcional à raiz quadrada do peso molecular = ↑velocidade de difusão)

5. TEMPERTURA do líquido (constante)

OUTROS FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE DIFUSÃO DOS GASES EM UM LÍQUIDO:

• Ar alveolar é parcialmente substituído por ar atmosférico a cada respiração.

• A capacidade residual funcional é cerca de 2.300 ml. Apenas 350 ml de ar novo são levados aos alvéolos a cada respiração normal. São necessárias muitas inspirações para substituir a maior parte do ar alveolar (±17 segundos).

• Essa lenta substituição do ar alveolar é importante na prevenção de alterações súbitas nas concentrações gasosas do sangue e na oxigenação tecidual quando a respiração é temporariamente interrompida.

VELOCIDADE DE RENOVAÇÃO DO AR ALVEOLAR PELO AR ATMOSFÉRICO

CONCENTRAÇÃO E PRESSÃO PARCIAL DE O2 e CO2 NOS ALVÉOLOS

• A PO2 alveolar é controlada pela velocidade de absorção do O2 pelo sangue e pela velocidade de entrada de novo oxigênio nos pulmões .

• A PCO2 alveolar ↑ em proporção direta com a velocidade de excreção do dióxido de carbono e ↓ na proporção inversa com a ventilação alveolar.

• Fatores que determinam a PO2 e a PCO2 alveolares: – (1) a ventilação alveolar – (2) a transferência de O2 e CO2 através da

membrana.• Há áreas bem ventiladas mas com pouco fluxo

sanguíneo e outras com boa irrigação mas pouca ou nenhuma ventilação.

EFEITO DA RELAÇÃO V/Q SOBRE AS CONCENTRAÇÕES DOS GASES ALVEOLARES

Quando V/Q = nulo ou infinito → não há trocas através da membrana .

PRESSÕES PARCIAIS DE O2 E CO2 NOS ALVÉOLOS QUANDO V/Q = ZERO (ALVÉOLO SEM VENTILAÇÃO)

• Sangue que perfunde capilares é sangue venoso misto (PO2 = 40 mmHg e PCO2 = 45mm Hg)

• Sangue entra em equilíbrio com alvéolo, conseqüentemente as pressões parciais do sangue venoso serão também as dos alvéolos .

PRESSÕES PARCIAIS DE O2 E CO2 NOS ALVÉOLOS QUANDO V/Q = INFINITO (NÃO HÁ FLUXO SANGUÍNEO)

• Ar alveolar torna-se idêntico ao ar inspirado umidificado (PO2 = 149 mmHg e PCO2 = 0 mmHg.

• Relação V/Q tem valor inferior ao normal ,porém diferente de zero.

• sangue "shuntado” = fração do sangue que não é oxigenada• Além disso, o sangue que flui pelos vasos brônquicos e não

passam pelos vasos pulmonares (27% do DC) também é constituída por sangue não oxigenado e "shuntado”.

• A quantidade total de sangue "shuntado" por minuto é chamada de SHUNT FISIOLÓGICO.

SHUNT FISIOLÓGICO

• Relação V/Q tem valor superior ao normal (Boa ventilação, pouca perfusão)

• Parte da ventilação desses alvéolos é desperdiçada• soma dessa ventilação desperdiçada + ventilação do espaço

morto anatômico = ESPAÇO MORTO FISIOLÓGICO• Quando o espaço morto fisiológico é grande, boa parte do

trabalho ventilatório é desperdiçada.

ESPAÇO MORTO FISIOLÓGICO

• Em ortostase a ventilação alveolar e principalmente o fluxo sanguíneo são menores nos ápices do que nas bases.

• APICES: relação V/Q = 2,5 vezes maior do que o ideal (espaço morto fisiológico)

• BASES: pouca ventilação para o grau de perfusão. V/Q = 0,6 do valor ideal (shunt fisiológico)

• Durante o exercício fluxo de sangue para os ápices aumenta de modo que o espaço morto fisiológico diminui .

ANORMALIDADES DA RELAÇÃO V/Q NOS ÁPICES E NAS BASES PULMONARES.

TRANSPORTE DE O2 E CO2 NO SANGUE E EM OUTROS LÍQUIDOS CORPORAIS

• diferença de pressões que inicialmente é responsável pela difusão do oxigênio para dentro dos capilares pulmonares é de 104 - 40 = 64 mmHg.

• A PO2 sanguínea torna-se praticamente idêntica à do ar alveolar no momento em que o sangue acaba de percorrer a primeira terça parte do comprimento do capilar, chegando quase a 104 mm Hg.

CAPTAÇÃO DE OXIGÊNIO PELO SANGUE PULMONAR

ALVEOLOS ► SANGUE ► TECIDOS

104 mmHg 40 mmHg 40 mmHg

↓

104 mmHg

↓

Sangue shuntado da circ. bronquica

95 mmHg

CAPTAÇÃO DE OXIGÊNIO PELO SANGUE CAPILAR PULMONAR DURANTE O EXERCÍCIO

• Durante exercício: – Necessidade de até 20 vezes mais O2 em relação ao repouso.

– O aumento do DC reduz a menos da metade o tempo que o sangue permanece nos capilares

• Fator de segurança – ↑ 3X capacidade de difusão O2 devido ao ↑ da área dos

capilares, e a melhor relação V/Q nas partes superiores dos pulmões.

– Em situação normal o sangue permanece nos capilares pulmonares por um tempo que é três vezes superior ao que seria suficiente para a sua plena oxigenação.

• diferença de pressões que responsável pela difusão do CO2 para os alvéolos é de 45 - 40 = 5 mmHg.

CAPTAÇÃO DE CO2 PELO SANGUE PULMONAR

CÉLULA ► INTERSTÍCIO ► SANGUE ► ALVÉOLOS

46 mmHg 45 mmHg 40 mmHg 40 mmHg

↓

45 mmHg

TRANSPORTE DO OXIGÊNIO NO SANGUE

• 97% do oxigênio - combinados com a hemoglobina • 3% - dissolvido na água do plasma e das células.

• PO2 elevada (capilares pulmonares) = oxigênio liga-se à hemoglobina;

• PO2 baixa (capilares teciduais) = oxigênio é liberado da hemoglobina

COMBINAÇÃO REVERSÍVEL DO OXIGÊNIO COM A HEMOGLOBINA

Curva de dissociação do oxigênio-hemoglobina.

• percentagem de saturação da hemoglobina: quanto maior a PO2 , mais oxigênio se liga à hemoglobina.

• No sangue arterial (95 mmHg) a saturação do oxigênio do situa-se em torno de 97%.

• No sangue venoso (40 mmHg) a saturação da hemoglobina é de cerca de 75%.

Papel da hemoglobina para manter constante a PO2 nos tecidos.

• Em condições basais, os tecidos necessitam de 5 ml de O2

/100 ml de sangue. Para isso a PO2 deve cair para cerca de 40 mmHg.

• No exercício intenso, grandes quantidades adicionais de oxigênio devem ser liberadas da hemoglobina para os tecidos.

• Essa liberação pode ser efetuada com um decréscimo da PO2 tecidual para 15 a 25 mm Hg .

DESVIO DA CURVA DE DISSOCIAÇÃO DO OXIGÊNIO-HEMOGLOBINA E SEU SIGNIFICADO

• Fatores que desviam para a direita (menor afinidade do O2 com a Hb):– Ph ácido: 15%– Aumento do CO2

– elevação da temperatura corporal– aumento do 2,3-difosfoglicerato (em condições de hipóxia)* Durante exercício (tecidos): ↑CO2, ↑temperatura corporal, ↑H+ .

Oposto nos pulmões.

• Fatores que desviam para a esquerda (maior afinidade do O2 com a Hb):– Ph básico: 15%

IMPORTÂNCIA DO EFEITO DO CO2 E H+ PARA O DESVIO DA CURVA DE DISSOCIAÇÃO DO OXIGÊNIOHEMOGLOHINA —

EFEITO BOHR.

• Nos capilares pulmonares:– o dióxido de carbono sofre difusão para os alvéolos que reduz a PCO2

do sangue e a concentração de H+. Ambos os efeitos desviam a curva de dissociação para a esquerda e para cima. ocasionando maior transporte de oxigênio para os tecidos.

• Nos capilares teciduais:– O CO2 que penetra no sangue a partir dos tecidos desvia a curva para

a direita, o que desloca o oxigênio da hemoglobina e, portanto, faz com que os tecidos recebam oxigênio sob PO2 mais alta.

IMPORTÂNCIA DO EFEITO DO CO2 E H+ PARA O DESVIO DA CURVA DE DISSOCIAÇÃO DO OXIGÊNIOHEMOGLOHINA —

EFEITO BOHR.

• Nos capilares pulmonares:– o dióxido de carbono sofre difusão para os alvéolos que reduz a PCO2

do sangue e a concentração de H+. Ambos os efeitos desviam a curva de dissociação para a esquerda e para cima. ocasionando maior transporte de oxigênio para os tecidos.

• Nos capilares teciduais:– O CO2 que penetra no sangue a partir dos tecidos desvia a curva para

a direita, o que desloca o oxigênio da hemoglobina e, portanto, faz com que os tecidos recebam oxigênio sob PO2 mais alta.

UTILIZAÇÃO METABÓLICA DO OXIGÊNIO PELAS CÉLULAS

• Relação entre a PO2 intracelular e a velocidade de utilização do oxigênio: – Apenas um diminuto nível de PO2 é necessário nas células para que

ocorram as reações químicas intracelulares normais. (1 a 3 mm Hg) – a quantidade de O2 não é fator limitante para a velocidade das reações químicas.

– Principal fator limitante = concentração de ADP. Quando a concentração de ADP se encontra alterada, a velocidade de utilização do oxigênio modifica-se proporcionalmente à variação da concentração de ADP.

– Somente nos estados muitos hipóxicos é que a disponibilidade de oxigênio passa a constituir condição limitante.

UTILIZAÇÃO METABÓLICA DO OXIGÊNIO PELAS CÉLULAS

• Efeito da distância de difusão entre os capilares e as células na utilização do oxigênio:– Em estados patológicos, a velocidade de difusão do oxigênio é tão lenta que a PO2

intracelular cai abaixo de 1 a 3 mm Hg.– Assim a utilização do oxigênio pelas células é limitada pela difusão, e não pela

quantidade de ADP.

• Efeito do fluxo sanguíneo sobre a utilização metabólica do oxigênio.:– A quantidade total de O2 disponível por minuto é determinada (1) pela quantidade

de O2 transportado em cada 100ml e (2) pela velocidade do fluxo sanguíneo.

– Se a velocidade do fluxo sanguíneo cair para zero, a quantidade de oxigênio disponível também cai para zero.

– Nessas condições, a velocidade de utilização do oxigênio pelos tecidos é limitada pelo fluxo sanguíneo.

COMBINAÇÃO DA HEMOGLOBINA COM MONÓXIDO DE CARBONO — DESLOCAMENTO DO OXIGÊNIO

• O monóxido de carbono combina-se com a hemoglobina no mesmo ponto da molécula de hemoglobina onde o faz o oxigênio, podendo deslocá-lo da hemoglobina.

• Além disso, o monóxido de carbono liga-se com afinidade cerca de 250 vezes a do oxigênio.

FORMAS QUÍMICAS NAS QUAIS O DIÓXIDO DE CARBONO É TRANSPORTADO

• Transporte do dióxido de carbono no estado dissolvido (7%) • Transporte do dióxido de carbono sob forma de íon

bicarbonato (70% - íons bicarbonato e Hidrogênio)• Carbaminoemoglobina (15-25%)

EFEITO HALDANE

• a ligação do oxigênio à hemoglobina tende a deslocar o dióxido de carbono do sangue

• O efeito Haldane resulta do simples fato de que a combinação do oxigênio com a hemoglobina faz com que ela se transforme em ácido mais forte.

• O que desloca o CO2 do sangue de duas maneiras: – hemoglobina mais ácida = menor tendência a se combinar com o CO2

– hemoglobina mais ácida = libera excesso de íons hidrogênio; que ligam-se a íons bicarbonato para formar ácido carbônico. Que se dissocia em água e CO2, que é liberado do sangue para os alvéolos.