1

VentilaVentilaçção Pulmonar e ão Pulmonar e Difusão Difusão -- AlvAlvééolo olo

PulmonarPulmonar

PacPacPacPacPacPacPacPacíííííííífica Pinheirofica Pinheirofica Pinheirofica Pinheirofica Pinheirofica Pinheirofica Pinheirofica Pinheiro

Universidade Federal do CearáFaculdade de Farmácia, Odontologia e EnfermagemDisciplina: Fisiologia Humana

1. Trocas Gasosas 1. Trocas Gasosas -- Ar alveolarAr alveolar

�� O Ar alveolar = Ar inspirado + vapor dO Ar alveolar = Ar inspirado + vapor d’á’água + COgua + CO22tecidual;tecidual;

�� O OO O22 não não éé absorvido em sua totalidade;absorvido em sua totalidade;

�� As trocas gasosas referemAs trocas gasosas referem--se a difusão de Ose a difusão de O22 e e COCO2 2 entre o gentre o gáás alveolar e o sangue;s alveolar e o sangue;

�� Os mecanismos de trocas gasosas baseiamOs mecanismos de trocas gasosas baseiam--se nas se nas propriedades fundamentais dos gases.propriedades fundamentais dos gases.

2.Lei geral dos gases2.Lei geral dos gases�� A pressão dos gases A pressão dos gases éé determinada pelo determinada pelo impacto constante das molimpacto constante das molééculas em movimento culas em movimento contra uma superfcontra uma superfíície.cie.

�� Os gases dissolvidos na Os gases dissolvidos na áágua ou nos tecidos do gua ou nos tecidos do corpo exercem pressões, visto que apresentam corpo exercem pressões, visto que apresentam movimento aleatmovimento aleatóório rio -- energia cinenergia cinéética.tica.

�� A pressão parcial dos gases A pressão parcial dos gases éé determinada pela determinada pela pressão isolada de cada gpressão isolada de cada gáás.s.

2.Lei dos gases2.Lei dos gases

�� O produto da pressão pelo volume de um gO produto da pressão pelo volume de um gáás s ééigual ao nigual ao nºº de moles do gde moles do gáás multiplicado pela s multiplicado pela constante dos gases e temperatura em graus constante dos gases e temperatura em graus Kelvin.Kelvin.

PV= n.R.TPV= n.R.T

PP11VV11 = P= P22VV22

�� 3.Lei de Boyle3.Lei de Boyle--MarioteMarioteEm uma dada temperatura o produto da pressão Em uma dada temperatura o produto da pressão pelo volume de um gpelo volume de um gáás s éé constante.constante.

Ex.: Durante a inspiraEx.: Durante a inspiraçção temos:ão temos:

�� �������� do volume pulmonardo volume pulmonar�� �������� da pressão da pressão intratorintratorááxicaxica

•• Pressão do gPressão do gáás no seco = s no seco = PPxx = P= PB B x Fx F•• Pressão do gPressão do gáás s úúmido = mido = PPxx = (P= (PBB –– PPHH22OO) x F) x F

�� 4.Lei de Dalton das Pressões Parciais4.Lei de Dalton das Pressões ParciaisA pressão parcial de um gA pressão parcial de um gáás em uma mistura s em uma mistura gasosa gasosa éé a que ele exerceria se ocupasse o volume a que ele exerceria se ocupasse o volume total da mistura unitariamente.total da mistura unitariamente.

Onde.: Onde.: PPxx = Pressão parcial do g= Pressão parcial do gáássPPBB = Pressão Barom= Pressão BaroméétricatricaPPHH22OO = Pressão de vapor d= Pressão de vapor d’á’águaguaF = FraF = Fraçção de concentraão de concentraçção do gão do gáás s

��Pressão da Mistura = Pressão da Mistura = ΣΣΣΣΣΣΣΣ Pressão parcial de todos os Pressão parcial de todos os gasesgases

2

��

�� 20,98% 20,98% -- 002 2 = Pressão parcial = 160 mmHg= Pressão parcial = 160 mmHg�� 0,04 % 0,04 % -- C0C022 = 0,3 mmHg= 0,3 mmHg

�� 78,6 % 78,6 % -- NN22 = 600 mmHg= 600 mmHg�� 0,92 % 0,92 % -- Outros gasesOutros gases

�� Pressão ao NPressão ao Níível do Mar vel do Mar –– 760 mmHg760 mmHg

ComposiComposiçção do ar (CNPT)ão do ar (CNPT)C = P x SC = P x S

�������� 5.Lei de Henry 5.Lei de Henry –– ConcConc. dos gases dissolvidos. dos gases dissolvidos

Trata da difusão dos gases em uma soluTrata da difusão dos gases em uma soluçção ão (sangue)(sangue)

Onde.: C = Pressão do gOnde.: C = Pressão do gáás dissolvidos dissolvidoP = Pressão parcial do gP = Pressão parcial do gáássS = Solubilidade do gS = Solubilidade do gáás no sangues no sangue

Ex.: Se a POEx.: Se a PO22 no sangue arterial for 100 no sangue arterial for 100 mmHgmmHg qual qual serseráá a [Oa [O22] dissolvido no sangue, sendo a solubilidade ] dissolvido no sangue, sendo a solubilidade do Odo O22 = 0,003 = 0,003 mLmL/100 /100 mLmL de sangue/mm de sangue/mm HgHg??

VVX X = D A = D A ∆∆∆∆∆∆∆∆P / P / ∆∆∆∆∆∆∆∆XX

�������� 6.Lei de 6.Lei de FickFick –– Difusão dos gases Difusão dos gases

A taxa de transferência por difusão A taxa de transferência por difusão éé diretamente diretamente proporcional proporcional àà forforçça impulsora (a impulsora (∆∆∆∆∆∆∆∆P)P), a um dado , a um dado coeficiente de difusão e coeficiente de difusão e àà áárea disponrea disponíível para difusãovel para difusão..

Onde.: Onde.: VxVx = Volume do g= Volume do gáás transferidos transferidoD = Coeficiente de difusão do gD = Coeficiente de difusão do gáássA = A = ÁÁrea de superfrea de superfíície alveolarcie alveolar

∆∆∆∆∆∆∆∆P = DiferenP = Diferençça de pressão parcial do ga de pressão parcial do gááss∆∆∆∆∆∆∆∆X = Espessura daX = Espessura da membrana alveolarmembrana alveolar

Ex.: POEx.: PO22 no ar alveolar = 100 no ar alveolar = 100 mmHg mmHg POPO22 no sangue = 40 no sangue = 40 mmHgmmHg∆∆∆∆∆∆∆∆P = 60 P = 60 mmHgmmHg (barreira alveolar)(barreira alveolar)

�������� 7.Coeficiente de Difusão de um g7.Coeficiente de Difusão de um gáás (D)s (D)

ÉÉ dependente o Peso Molecular do gdependente o Peso Molecular do gáás.s.O Coeficiente de Difusão (D) do COO Coeficiente de Difusão (D) do CO22 éé 20 X > O20 X > O22

Ou seja, o COOu seja, o CO2 2 difundedifunde--se 20 X mais rse 20 X mais ráápidopidoque o Oque o O22

DpDp = D x A / = D x A / ∆∆∆∆∆∆∆∆XX

�������� 8.Capacidade de difusão pulmonar (8.Capacidade de difusão pulmonar (DpDp))

Onde.: Onde.: DpDp = Coeficiente de difusão pulmonar = Coeficiente de difusão pulmonar D = Coeficiente de difusão do gD = Coeficiente de difusão do gáássA = A = ÁÁrea de superfrea de superfíície alveolarcie alveolar

∆∆∆∆∆∆∆∆X = Espessura daX = Espessura da membrana alveolarmembrana alveolar

OBS:OBS: Leva Leva em consideraem consideraçção ão o tempo o tempo necessnecessáário rio para para que o que o ggáás s se combine se combine comcom proteproteíínasnas

�������� 9.Varia9.Variaçções da difusão pulmonar (ões da difusão pulmonar (DpDp))

�������� EnfizemaEnfizema = = �������� DpDp devido a destruidevido a destruiçção dos ão dos alvalvééolosolos

�������� Fibrose ou edema =Fibrose ou edema = �������� DpDp devido ao devido ao �������� da da espessura da membrana alveolarespessura da membrana alveolar

�������� Anemia = Anemia = �������� DpDp pela redupela reduçção de ão de HbHb nos nos eritreritróócitoscitos

�������� ExercExercíício = cio = �������� DpDp devido devido �������� dos capilares dos capilares perfundidos perfundidos

3

[ ] total de um g[ ] total de um gáás = Gs = Gáás dissolvido + gs dissolvido + gáás ligado s ligado + g+ gáás quimicamente modificados quimicamente modificado

�������� 10. Formas de gases em solu10. Formas de gases em soluççãoão

�������� Tanto em gases como no sangue os gases são Tanto em gases como no sangue os gases são transportados em mais de uma formatransportados em mais de uma forma

�� GGáás Dissolvidos Dissolvido

�� GGáás ligados ligado

�� GGáás quimicamente modificados quimicamente modificado

�������� 10. Formas de gases em solu10. Formas de gases em soluççãoão

�� GGáás Dissolvidos Dissolvido

-- Os gases em soluOs gases em soluçção são transportados em parte na ão são transportados em parte na forma dissolvidaforma dissolvida

OBSOBS11:: Somente molSomente molééculas dissolvidas contribuem para culas dissolvidas contribuem para aumento da pressão parcialaumento da pressão parcial

OBSOBS22:: O NO N2 2 éé o o úúnico gnico gáás da atmosfera transportado s da atmosfera transportado apenas na forma dissolvida apenas na forma dissolvida

�� GGáás Ligados Ligado

-- São transportados em combinaSão transportados em combinaçção com um ligante ão com um ligante (prote(proteíínas)nas)

Ex.: Ex.: OO2 2 = = OxiemoglobinaOxiemoglobinaCOCO22 = = CarboxiemoglobinaCarboxiemoglobinaCO = CO = CarboemoglobinaCarboemoglobina

�� GGáás quimicamente modificados quimicamente modificado

-- ModificamModificam--se quimicamente c/ auxse quimicamente c/ auxíílio de enzimas p/ lio de enzimas p/ que sejam transportadosque sejam transportados

Ex.: COEx.: CO22 __________________________________________________ HCOHCO33--AnidraseAnidrase CarbônicaCarbônica

�������� 11.11. Transporte de gases nos pulmõesTransporte de gases nos pulmões

Propriedade dos GasesPropriedade dos Gases �������� Pressões dos gases dissolvidos na Pressões dos gases dissolvidos na áágua e tecidosgua e tecidos

�� ConcentraConcentraççãoão�� Coeficiente de Coeficiente de solubilidadesolubilidade

�� Lei de HenryLei de Henry

P = P = [[ggááss dissolvidodissolvido] / ] / coeficientecoeficientede de solubilidadesolubilidade

0,0080,008HeHe

0,0120,012NN22

0,0180,018COCO

0,570,57COCO22

0,0240,024OO22

Coeficiente de solubilidadeCoeficiente de solubilidade

4

�������� Velocidade da difusão em meio aquosoVelocidade da difusão em meio aquoso

�� Solubilidade do gSolubilidade do gááss

�� ÁÁrea da serea da seçção transversa do lão transversa do lííquidoquido

�� Distância a ser percorridaDistância a ser percorrida

�� Peso molecularPeso molecular

�� TemperaturaTemperatura

�������� Difusão de Gases AtravDifusão de Gases Atravéés da Membrana s da Membrana alveolaralveolar

�� DiferenDiferençça de pressão entre as duas faces da a de pressão entre as duas faces da membranamembrana

�� ÁÁrea da membrana respiratrea da membrana respiratóóriaria

�� Espessura da membrana (+ delgada + rEspessura da membrana (+ delgada + ráápida a pida a difusão)difusão)

�� Solubilidade do gSolubilidade do gáás na membrana respirats na membrana respiratóóriaria

�� Peso molecularPeso molecular

�������� Difusão AlvDifusão Alvééoloolo//CapilarCapilar

�� ∆∆ PPparcialparcial dos gases (Odos gases (O22 e COe CO22))

Sangue venosoPCO2

AlvéolosPO2

PCO2

PO2

�������� Pressão Parcial dos GasesPressão Parcial dos Gases

760760 mmHgmmHg760760 mmHgmmHgPressão Pressão TotalTotal

573573 mmHgmmHg600,6 600,6 mmHgmmHg (78,1%)(78,1%)

(79%)(79%)NN22

100100 mmHgmmHg20,93/100x (76020,93/100x (760--47)47)

159,1 159,1 mmHgmmHg (20,93%)(20,93%)

(21%)(21%)OO22

4040 mmHgmmHg0,3 0,3 mmHgmmHg (0.04%)(0.04%)COCO22

4747 mmHgmmHgNãoNãoHH2200Ar alveolarAr alveolarAr inspiradoAr inspirado

5

�������� DiferenDiferençças entre o ar atmosfas entre o ar atmosféérico rico e o ar alveolare o ar alveolar

1.1. O ar alveolar O ar alveolar éé apenas substituapenas substituíído do

parcialmente pelo ar atmosfparcialmente pelo ar atmosfééricorico

2.2. O OO O22 estestáá constantemente sendo absorvidoconstantemente sendo absorvido

3.3. O COO CO2 2 estestáá constantemente sendo difundido constantemente sendo difundido

do sanguedo sangue

4.4. UmidificaUmidificaçção ão do ardo ar50

100

0 10 20 30 40

Temperatura (oC)

0

20

40

60

80

Pressãodo vapor daágua

(mmHg)

37oC

47 mmHg

Maior atividade cinMaior atividade cinéética gasosatica gasosa

0

25

50

104

150

5 20 40

(PO2 normal)

Limite superior correspondente a ventilação máxima

1 L O2/ min

250 mL O2/ min

Concentração e PO2 alveolar

Ventilação alveolar (L/min)

PO2alveolar (mmHg)

0

40

150

175

5 20 40

Concentração e PCO2 alveolar

Ventilação alveolar (L/min)

PCO2alveolar (mmHg)

75

(PCO2 normal)

800 mLCO

2 /min200 mLCO

2 /min

�������� ProporProporçção Ventilaão Ventilaçção/Perfusão (V/Q)ão/Perfusão (V/Q)

���� Importância crImportância críítica na troca ideal dos gasestica na troca ideal dos gases

�������� ÉÉ ininúútil:til:

--VentilarVentilar os alvos alvééolos sem olos sem perfundiperfundi--loslos

--PerfundirPerfundir os alvos alvééolos sem olos sem ventilventiláá--loslos

�������� V/Q normal = V/Q normal = 0,80,8

�������� DistribuiDistribuiçção de V/Q ão de V/Q éé desigualdesigual

�������� VariaVariaçções regionais ões regionais (Q)(Q) >>> Varia>>> Variaçções regionais ões regionais (V)(V)

RelaRelaçção V/Qão V/Q

3,5 x 18,5 x

6

�������� ProporProporçção Ventilaão Ventilaçção/Perfusão (V/Q)ão/Perfusão (V/Q) �������� DistribuiDistribuiçções da Ventilaões da Ventilaçção, da perfusão ão, da perfusão e da relae da relaçção ventilaão ventilaçção ão --perfusãoperfusão

Diagrama PODiagrama PO2 2 x PCOx PCO22 VentilaVentilaçção X Perfusãoão X Perfusão

Defeitos da V/QDefeitos da V/Q�������� EspaEspaçço morto o morto

� VA/Q > > normal, Q=zero� Ventila, mas NÃO Perfunde� Ventilação é MORTA� Espaço morto fisiológico:- passagens respiratórias – nariz, faringe, traquéia

e brônquios

� Embolia pulmonar

7

VA/Q > > normal, Q=zero

�������� EspaEspaçço morto o morto �������� Desvio (Desvio (shuntshunt) )

� V/Q = ZERO, V=zero

� Perfunde, mas NÃO Ventila

� Doença pulmonar obstrutiva crônica

� Ambas anormalidades diminuem com eficácia as trocas gasosas (1/10 do normal).

ShuntShunt fisiolfisiolóógicogico� Shunt = desvio

� 2% Débito cardíaco

� Fluxo de sangue dos brônquios

� Fluxo de sangue das coronárias

� PaO2 (105 mmHg)< PAO2 (100 mmHg)

Difusão dos GasesDifusão dos GasesDifuãoDifuão

alvalvééolooloss sanguesangue tecidotecido

“Armação” em resina das vias aéreas e das artérias

pulmonares

“Armação” em resina das vias aéreas e das veias

pulmonares

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

�GUYTON, A. C.; HALL, J.E. Fisiologia Humana e Mecanismos de Doenças. 6. ed. Rio de Janeiro, 1998.

� BERNE, R. M.; LEVI, M. N.; KOEPPEN, B. M.;

STANTON, B. A. Fisiologia. 5 ed. Tradutores: Nephtali Segal Grimbaum, Leoni Verlaine da Silva Carvalho,

Deniza Omena Futuro et al. Rio de Janeiro: Elsevier,

2004.

� CONSTANZO, L. Fisiologia. Tradutores:

Antº José Magalhães da Silva Moreira,

Adilson Dias Salles, João Paulo de

Campos. Rio de Janeiro : Elsevier, 2004.OBRIGADA!