FISIOLOGIA RESPIRATÓRIA

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FISIOLOGIA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO – MªL
RESPIRAÇÃO CELULAR: é o metabolismo aeróbio das células, dependente do suprimento de O2 e da remoção do CO2 produzido. Para tanto, é necessário que ocorra troca desses gases entre o sangue e a atmosfera, para capturar O2 e liberar CO2 – principal função do sistema respiratório. 
Outras funções: atua na regulação do pH dos líquidos corporais, na vocalização e na defesa imunológica contra agentes agressores, como os outros epitélios que têm contato com o meio externo.
1. ORGANIZAÇÃO MORFOFUNCIONAL
Classificação dos componentes do sistema respiratório
2 grupos:
Zona de transporte ou condução: inclui vias aéreas superiores (cavidade nasal, faringe e laringe), traqueia, brônquios, bronquíolos e bronquíolos terminais. Não realizam trocas gasosas, são responsáveis por conduzir, filtrar, umedecer e aquecer o ar.
Zona respiratória: inclui bronquíolos respiratórios, ductos alveolares e sacos alveolares. São os locais onde ocorrem as trocas entre o ar atmosférico e o sangue que passa nos capilares alveolares.
OBS: bronquíolos respiratórios são uma zona de transição, onde ocorre condução de ar e trocas gasosas em baixos níveis.
O pulmão, principal órgão respiratório, é formado por milhões de alvéolos envolvidos por interstício pulmonar. No pequeno espaço intersticial, existem fibroblastos responsáveis pela produção de colágeno e de elastina, moléculas importantes para a existência de propriedades pulmonares essenciais à ventilação.
Ossos e músculos do tórax também são importantes para a dinâmica respiratória, pois são os protagonistas das alterações de volume da cavidade torácica, que culminam na inspiração ou expiração. Principais: coluna vertebral, costelas, esterno, músculos intercostais internos e externos, escalenos, diafragma e esternocleidomastoideo.
O volume da caixa torácica influencia diretamente o volume pulmonar, principalmente devido à existência das pleuras visceral e parietal e ao líquido pleural entre elas. A pleura é uma membrana serosa que envolve o pulmão, no caso da pleura visceral, e a face interna da cavidade torácica, incluindo diafragma e mediastino, no caso da pleura parietal. 
O líquido pleural cria uma superfície úmida e escorregadia para que as membranas possam deslizar uma sobre a outra e para manter os pulmões aderidos à parede do tórax, devido à propriedade de coesão da água. Além disso, devido à elastina do interstício, o pulmão tem tendência à retração elástica, enquanto a caixa torácica tende à expansão. Isso gera redução na pressão da cavidade pleural para valores negativos. É essa pressão intrapleural negativa que permite que os pulmões permaneçam abertos.
MÚSCULOS AUXILIARES DA RESPIRAÇÃO
Diafragma: músculo estriado esquelético com alta capacidade oxidativa e alto fluxo sanguíneo, por estar em trabalho o tempo todo. É inervado pelo nervo frênico, tendo ação voluntária limitada, já que o bulbo assume o comando involuntário da respiração.
Durante a respiração tranquila, os movimentos são realizados, quase inteiramente, pelo diafragma.
Na inspiração, a contração do diafragma aumenta o volume e o comprimento longitudinal e látero-lateral da cavidade torácica, por empurrar a cavidade abdominal em até 10cm para baixo e também por movimentar as costelas para cima e para fora.
Na expiração, o relaxamento desse músculo permite a retração elástica dos pulmões, da parede torácica e das estruturas abdominais, ao comprimir os pulmões e expelir o ar. 
Na respiração vigorosa, a força extra é obtida pela contração da musculatura abdominal, empurrando o conteúdo abdominal para cima, contra a parte inferior do diafragma, comprimindo os pulmões. 
Músculos acessórios da inspiração: escalenos, esternocleidomastoideo, intercostais externos e paraesternais intercartilaginosos. Elevam a caixa torácica. Em conjunto, proporcionam o efeito “alça de balde” e “movimento de alavanca” das estruturas ósseas e musculares que compõem a caixa torácica, aumentando os diâmetros látero-lateral e ântero-posterior respectivamente.
Músculos acessórios da expiração: normalmente, a expiração é um processo passivo, que não depende da contração da musculatura. Contudo, em momentos de expiração forçada são utilizados músculos intercostais internos e músculos abdominais. Deprimem a caixa torácica.
2. MECÂNICA RESPIRATÓRIA OU PULMONAR
Conjunto de propriedades mecânicas do pulmão e da caixa torácica que permitem a movimentação de ar para dentro e para fora dos pulmões, necessária para que as trocas gasosas aconteçam. 
2.1 MECÂNICA ESTÁTICA
Estuda o pulmão cujo volume não varia com o tempo, “parado”, isto é, não avalia o fluxo de ar, mas os volumes pulmonares máximos alcançados. Analisa a relação entre pressão e volume, que depende das características do parênquima pulmonar e dos músculos esqueléticos que auxiliam a respiração.
CONCEITOS DE PRESSÃO, VOLUME E CAPACIDADE
As pressões são expressas em cmH2O ou mmHg, em valores relativos considerando a pressão atmosférica ou barométrica igual a 0.
A pressão alveolar (PA) varia entre -1, 0 e +1 ao longo do ciclo, assumindo valores positivos na inspiração.
• Pressão intrapleural (na cavidade pleural): PIP
• Pressão transpulmonar: PT (PT = PA – PIP)
A pressão transpulmonar é a que mantém os alvéolos abertos, e deve ser positiva. Quanto maior PT, mais aberto está o alvéolo.
Volume corrente (VC): quantidade de ar mobilizada espontaneamente a cada ciclo. Cerca de 500mL.
Volume de reserva inspiratório (VRI): volume máximo inspirado após inspiração espontânea. É usado nas situações de maior demanda energética. Tem cerca de 3000mL.
Volume de reserva expiratório (VRE): volume máximo expirado após expiração espontânea. Para mobilizá-lo, é necessário o uso dos músculos acessórios da expiração, o que ocorre durante exercício intenso ou quando há resistência à saída de ar nas vias aéreas. Aproximadamente 1200mL.
Volume residual (VR): volume que permanece nos pulmões após a expiração máxima, ou seja, volume nunca mobilizado. É necessário para manter os alvéolos um pouco expandidos e assim diminuir a tensão superficial entre as moléculas de água, diminuindo a tendência ao colabamento alveolar.
· Os 4 volumes, quando somados, resultam no volume máximo dos pulmões, ou seja, o máximo que eles podem expandir.
OBS: Capacidade é quando se tem 2 ou + volumes
Capacidade residual funcional (CRF): quantidade de ar que permanece nos pulmões após a expiração espontânea. Marca o equilíbrio entre a força de expansão da caixa torácica e a força de retração elástica dos pulmões, fazendo a pressão alveolar ser 0. É de aproximadamente 2400mL. CRF = VR + VRE
Capacidade vital (CV): quantidade de ar mobilizado entre uma inspiração e uma expiração máximas. Tem aproximadamente 4700mL. CV = VRI + VC + VRE
Capacidade pulmonar total (CPT): volume de ar nos pulmões após a inspiração máxima. Cerca de 5900mL. CPT = CV + VR
Capacidade inspiratória (CI) CI = VC + VRI
OBS: Em situações não patológicas, a capacidade vital representa 80% da capacidade total.
· Determinantes do volume e da capacidade pulmonares: propriedades do parênquima pulmonar e sua interação com a caixa torácica (propriedades dos músculos). 
PROPRIEDADES DOS PULMÕES
Interstício pulmonar com colágeno e elastina
A presença do colágeno e da elastina dá aos pulmões as propriedades de complacência e elastância. 
Complacência: variação de volume decorrente da aplicação de pressão de distensão (C=∆V/∆P). Mede a facilidade com que o pulmão se distende. É o oposto das propriedades elásticas. Pulmão com alta complacência é aquele prontamente distensível, enquanto que o com baixa complacência é o pulmão rígido, dificilmente distensível.
Elastância: o inverso, sendo uma medida da retração elástica dos pulmões.
Na fibrose pulmonar, há deposição de tecido fibroso (colágeno), tem-se muito elástico devido às cicatrizes, o que reduz a complacência pulmonar, fazendo com que haja diminuição da capacidade pulmonar total (CPT). Trata-se de uma doença pulmonar restritiva. 
No enfisema, tipo de DPOC, há destruição da elastina devidoao processo inflamatório crônico, tendo pouco elástico. Isso aumenta a complacência pulmonar, diminuindo a elastância. Com a capacidade de retração elástica diminuída, há dificuldade na expiração. É uma doença pulmonar obstrutiva.
OBS: VOLUMES EXPIRATÓRIOS FORÇADOS
- Normal
- Doença obstrutiva (asma)
- Doença restritiva (fibrose)
Capacidade vital forçada (CVF): “tudo” o que expirou forçadamente, até o limite.
VEF1: quantidade que expirou no 1º segundo.
Relação VEF1/CVF, em um indivíduo normal, é de 80%. Em indivíduo com doença pulmonar obstrutiva, é menor, pois a VEF1 é drasticamente menor que a CVF. Em paciente com doença restritiva, reduz VEF1 e CVF, mas essa diminuição é mais proporcional, mantendo a relação entre 80%.
Tensão superficial
O ar inspirado é umedecido ao longo do trajeto pelas vias respiratórias até chegar ao alvéolo, gerando uma camada de líquido envolvendo a parede alveolar. 
Entre as moléculas de água, há força de coesão pelas pontes de hidrogênio, e essa tensão tende a fazer com que os alvéolos colabem. 
Dessa forma, a tensão superficial gera histerese, uma diferença de complacência na inspiração e na expiração, já que a força de distensão (pressão transpulmonar) precisa superar essa força de coesão para que os alvéolos se encham. 
Quanto mais os alvéolos estão cheios de ar, menor é a força de coesão e, portanto, menor a força necessária para o fim da expansão.
- Estratégias para vencer a tendência ao colabamento gerada pela tensão superficial:
• Existência do volume residual, que não é mobilizado e faz com que os alvéolos não fiquem vazios em nenhum momento do ciclo, a fim de diminuir a pressão transpulmonar necessária ao enchimento alveolar
• Produção de surfactante (base lipídica) pelos pneumócitos II. 
 Surfactante é uma substância que reveste o alvéolo e age como um detergente, reduzindo a tensão superficial e o contato entre as moléculas de água. Ao reduzir a tensão, reduz também a pressão colapsante no alvéolo, impedindo que ele colabe. Anula as forças de atração do líquido que reveste o alvéolo, anulando as forças intermoleculares existentes (prof sanarflix).
Segundo a Lei de Laplace, a pressão colapsante no alvéolo é proporcional à tensão superficial e inversamente proporcional ao raio da esfera.
Então, forças de superfície na esfera menor geram maior pressão do que as da esfera maior. Assim, o ar se move da menor esfera (maior pressão) para a maior (menor pressão). 
Sem o surfactante, a esfera menor colapsaria e a maior ficaria distendida. O surfactante reduz a tensão superficial, principalmente nas esferas menores. 
A Lei de Laplace demonstra a importância do surfactante, que garante a mesma pressão em alvéolos de diferentes tamanhos, impedindo situações de colabamentos e hiperinsuflações.
INTERAÇÃO PULMÃO-CAIXA TORÁCICA: ESPAÇO INTRAPLEURAL
O espaço intrapleural, entre o pulmão e a caixa torácica, normalmente apresenta pressão negativa, pois a caixa torácica tende à expansão, enquanto os pulmões tendem à retração. Essa pressão é responsável por manter a conexão das pleuras parietal e visceral e, consequentemente, entre a caixa torácica e o pulmão.
A caixa torácica para de expandir quando atinge um limite. Nesse momento, com o volume pulmonar aumentado, a caixa tende a se retrair, com o aumento das forças colapsantes, impedindo a hiperinsuflação.
Há situações em que a pressão intrapleural pode ser positiva. Por exemplo, na expiração vigorosa, que utiliza a musculatura acessória da expiração. A musculatura da caixa torácica, nesse caso, fará com que a pleura parietal exerça pressão sobre a visceral. 
Em momentos de hiperventilação durante o exercício físico ou em situações expulsivas como defecação, tosse e espirro, não há colapso dos alvéolos uma vez que a pressão alveolar também sofre aumento, de modo que a pressão transpulmonar permanece positiva. 
O contrário também pode ocorrer, com pressão da pleura visceral contra a parietal em situações de ventilação mecânica com pressão aumentada.
OBS: PNEUMOTÓRAX
Situação em que se fura o espaço intrapleural, como em uma facada no tórax, entra ar, e a pressão, antes negativa, zera, igualando à pressão atmosférica, pois entrou ar. Assim acaba colabando o alvéolo e expandindo a caixa torácica.
2.2 MECÂNICA DINÂMICA
Estuda o pulmão em movimento, com suas oscilações de volume e pressão.
RELAÇÕES PRESSÃO-VOLUME
O ar flui para o interior e para o exterior das vias aéreas, das áreas de maior para menor pressão. Na ausência de gradiente de pressão não há fluxo de ar. 
A ventilação-minuto é o volume de gás que é movido por unidade de tempo. É igual ao volume de gás movido em cada respiração vezes o número de respirações por minuto.
Em indivíduos normais, durante a respiração com o volume corrente, a pressão alveolar diminui com o início da inspiração. Essa redução geralmente é pequena (1-3cm), mas é muito maior em caso de obstrução de vias aéreas, devido à grande queda de pressão que ocorre nas vias obstruídas.
FASES DO CICLO RESPIRATÓRIO
Repouso:
Pressão alveolar igual à pressão atmosférica, pois não tem fluxo de ar;
Pressão intrapleural negativa.
Inspiração:
Processo ativo;
Início com a contração do diafragma, conteúdo abdominal para baixo e costelas se expandem para cima, seguido de aumento do volume torácico;
Redução da pressão intrapleural;
Redução da pressão alveolar (-1);
Redução da pressão no espaço pleural (pressão pleural). Decréscimo equivalente à retração elástica pulmonar, que aumenta quando o pulmão se insufla;
Redução da pressão ao longo das vias aéreas, iniciando o estimulo ao fluxo de ar;
O gás flui da pressão atmosférica (zero) para a pressão no alvéolo (negativa);
O fluxo de ar cessa quando a pressão alveolar e a atmosférica ficam iguais.
Expiração:
Processo passivo;
Diafragma se move mais alto no tórax;
Aumento da pressão pleural;
Pressão alveolar fica positiva;
Glote se abre e o gás flui da pressão maior (alvéolo) para a menor (atmosférica) – saída de ar;
No alvéolo a força motriz para a expiração é a soma da retração elástica e da pressão pleural;
Tende ao equilíbrio e à normalização da pressão, antes negativa.
A – Repouso
B – Metade da inspiração
C – Fim da inspiração
D – Metade da expiração
FLUXO DE AR
Proporcional à diferença entre as pressões atmosférica e alveolar e inversamente proporcional à resistência total das vias aéreas.
Fluxo laminar: quando as partículas passando por qualquer ponto determinado têm sempre a mesma velocidade e direção. Observado nas vias aéreas terminais. Resistência calculada pela lei de Poiseuille: “proporcional à viscosidade do gás que por ele flui e ao comprimento do tubo, mas inversamente proporcional à 4ª potência do raio do tubo”.
Fluxo turbulento: quando a velocidade média do fluido ultrapassa um valor crítico, com formação de correntes irregulares locais, aumentando a resistência ao fluxo. Encontrado somente na traqueia.
Fluxo transicional: observado na maior parte da árvore brônquica, devido às vias aéreas serem curtas, curvadas, irregulares e bifurcadas, o que faz com que se formem pequenos redemoinhos, que se desfazem e logo encontram novas bifurcações e formam novos redemoinhos. Essa constante produção de turbulências faz com que seja necessária maior ∆P para que seja gerado o mesmo fluxo de ar.
OBS: Os testes de função pulmonar (espirometria, curva fluxo-volume, pletismografia corporal) podem detectar anormalidades na função pulmonar antes de os indivíduos serem sintomáticos. A DPOC é caracterizada por aumentos dos volumes pulmonares e da resistência das vias aéreas e por reduções nas velocidades do fluxo expiratório. O enfisema se caracteriza pelo aumento da complacência pulmonar. Doenças pulmonares restritivas são caracterizadas por velocidade e resistência do fluxo expiratório normais e redução do volume pulmonar e da complacência.
OBS: TÉCNICAS DE MEDIÇÃO
Espirometria: não mede volume residual (VR) e, consequentemente, não mede CRF e CPT
Diluição do hélio: na espirometria, acopla-se gás hélio, insolúvel no sangue, e chega em um momento em que a concentraçãoentre o gás hélio de espirômetro e gás hélio do pulmão se igualam, assim se consegue inferir esses volumes
Pletismografia corpórea: em um indivíduo isolado em uma cabine, tem-se que o produto entre pressão e volume (P x V) é uma constante, assim, infere-se os valores.
3. TRANSPORTE DE GASES
Os sistemas respiratório e circulatório apresentam características anatômicas e fisiológicas que facilitam o movimento dos gases por difusão:
Grandes superfícies para as trocas gasosas (a barreira alvéolo-capilar e a barreira entre o capilar e as membranas dos tecidos) e curtas distâncias a serem percorridas;
Grandes diferenças dos gradientes da pressão parcial; 
Gases com propriedades de difusão favoráveis.
3.1 TRANSPORTE DE OXIGÊNIO
No sangue, existem 2 formas de oxigênio: uma dissolvida e outra ligada à hemoglobina (Hb).
A forma dissolvida corresponde a apenas 2% do total sanguíneo, quantidade insuficiente para as demandas do organismo. Assim, precisa-se da forma ligada à Hb, que corresponde a 98% do total.
A ligação entre O2 e Hb é reversível. Quando a Hb carrea o O2 até o tecido, tem que “desligar” a ligação, para oxigenar a área determinada. Quando chega ao pulmão, precisa se “ligar” para pegar o oxigênio.
O principal mecanismo de transporte do O2 no sangue consiste na ligação desse gás à hemoglobina nos glóbulos vermelhos.
HEMOGLOBINA
É uma proteína cuja estrutura possui 4 subunidades. Cada subunidade tem um grupamento heme (porfirina + ferro na forma reduzida) e uma cadeia (alfa ou beta). Assim, pode se ligar 4 moléculas de O2 em uma só hemoglobina, uma em cada subunidade.
No adulto, tem-se a hemoglobina A, que tem 2 alfas e 2 betas. No feto, a hemoglobina mais marcante é a fetal, que é 2 alfas e 2 gamas.
Oxiemoglobina: hemoglobina oxigenada, ligada ao oxigênio.
Quando todos os 4 sítios estão ligados, a saturação da Hb é de 100%. Se for 2, é 50%. A saturação representa quantos O2 estão ligados efetivamente.
Quando o oxigênio se desliga da hemoglobina e é jogado no tecido, a Hb está desoxigenada, sendo denominada desoxiemoblobina.
Em condições normais, para que haja a ligação entre oxigênio e hemoglobina, o ferro tem que estar no estado ferroso (Fe2+)
Em uma condição patológica de hipóxia, tem-se a metaemoglobina, o ferro está em estado férrico (Fe3+)
OBS: Na anemia falciforme, dentro da hemácia se tem a hemoglobina S. Quando essa HbS está desoxigenada, sem oxigênio, sua hemácia fica em formato de foice. Por isso, nesses pacientes existem as crises dolorosas e infartos variáveis, devido à oclusão decorrente do formato da hemácia.
DISTRIBUIÇÃO DE OXIGÊNIO
Depende do fluxo sanguíneo e, consequentemente, do débito cardíaco (volume sistólico x frequência cardíaca).
Também depende do conteúdo de O2, a parte dissolvida e a parte ligada.
Assim, a distribuição é representada por débito cardíaco x conteúdo de O2 no sangue.
Capacidade de ligação do oxigênio: quantidade máxima de O2 que pode se ligar à Hb por volume de sangue. A fórmula é: 100% de saturação dividido pelo volume de sangue.
Conteúdo de oxigênio: quantidade total de O2 pelo volume de sangue (parte dissolvida + parte ligada). A fórmula é: capacidade de ligação ao O2 x % de saturação + quantidade de O2 dissolvido.
CURVA DE DISSOCIAÇÃO OXIGÊNIO-HEMOGLOBINA
PO2: pressão parcial de oxigênio
A curva de dissociação da oxi-hemoglobina ilustra a relação entre a PO2, no sangue, e o nº de moléculas de O2 ligadas à Hb. A forma em S da curva demonstra a dependência da saturação da Hb em relação à PO2, sobretudo em pressões inferiores a 60 mmHg.
A importância clínica da parte plana da curva (> 60 mmHg) é que a queda da PO2, dentro de ampla faixa de variação da pressão parcial, tem efeito mínimo sobre a saturação da Hb, que permanece entre 90-100%, nível suficiente para que o transporte e a liberação do O2 sejam normais.
A importância clínica da parte inclinada (< 60 mmHg) é que grande quantidade de O2 é liberada da Hb com apenas pequena alteração da PO2, o que facilita a liberação do O2 e sua difusão para o tecido.
Há muito O2 no sangue arterial, assim, a saturação da Hb está alta, em 100%. No sangue venoso, rico em CO2, não em O2, diminui-se a saturação. 
Quanto mais conteúdo de O2, mais aumenta a saturação, porém, a curva em questão é sigmoide.
Cooperatividade positiva: em uma hemoglobina com os 4 sítios desligados, à medida que vai se ligando ao oxigênio, vai aumentando a afinidade pela próxima ligação, tendo afinidade máxima na 4ª ligação.
O deslocamento da curva para a direita resulta de redução do pH e de efeito direto do CO2 sobre a Hb.
Efeito Bohr: quando a ligação do CO2 à Hb faz reduzir a afinidade da Hb pelo O2, e, consequentemente, faz aumentar a captação do O2 nos pulmões e a liberação desse gás para os tecidos.
Efeito Haldane: impacto das variações do nível de saturação da oxi-hemoglobina sobre a relação entre o teor de CO2 e a PCO2, ou seja, quando se tem pouco O2 ligado, acaba aumentando a afinidade da hemoglobina pelo CO2. Esse efeito é revertido nos pulmões quando o O2 é transportado dos alvéolos para os glóbulos vermelhos.
OBS: Efeito ilustrado pelo deslocamento para a esquerda da curva de dissociação do CO, no sangue venoso, quando comparado com o sangue arterial.
P50: ponto da curva no qual 50% da Hb está saturada com O2, é a quantidade de PO2 suficiente para saturar 50% da hemoglobina. Corresponde a 27 mmHg em adultos normais.
ALTERAÇÕES DA CURVA DE DISSOCIAÇÃO
 P50 e aumento da afinidade
Se altera para a esquerda, tem-se redução da P50, pois precisa de menos O2 para chegar em 50% de saturação e, consequentemente, ocorre o aumento da afinidade, devido à diminuição de PCO2, aumento do pH e diminuição da temperatura.
 P50 e redução da afinidade
Se altera a curva para a direita, tem-se aumento da P50 e redução da afinidade, devido ao aumento de PCO2, redução do pH e aumento da temperatura.
MONÓXIDO DE CARBONO
É um gás inodoro e incolor. O CO se liga nos sítios de Hb disponíveis, ocupando o lugar do O2. Esses sítios em questão são extremamente ávidos por CO, tendo grande afinidade, por isso, não se conseguem desligar com facilidade a ligação entre Hb e CO. 
Porém, dessa forma, poucas moléculas de oxigênio conseguem se ligar à Hb, e aqueles que conseguiram se ligar não se desligam, não conseguindo entregar o oxigênio ao tecido, logo, acaba falecendo de hipóxia.
Deslocamento da curva para esquerda
OXIGENAÇÃO DOS TECIDOS E ERITROPOIETINA
A oxigenação dos tecidos depende da concentração da Hb e, consequentemente, do nº de glóbulos vermelhos disponíveis na circulação. 
A produção de glóbulos vermelhos (eritropoiese) na medula óssea é controlada pelo hormônio eritropoietina, importante para aumentar a oxigenação do organismo. 
É uma substância sintetizada pelas células intersticiais do córtex renal em situações de hipóxia, por exemplo como resposta adaptativa a altitudes elevadas, pois normalmente os níveis de Hb são estáveis. 
Nesses casos de redução da liberação de O2, da concentração de Hb e da PaO2, o rim percebe e começa a fabricar o fator de hipóxia induzível, o qual aumenta o RNAm responsável pela eritropoetina, consequentemente gerando aumento da quantidade de eritropoetina, que diferencia o pró-eritroblasto em eritrócitos. Assim, tem-se o que é preciso para formar a hemoglobina e promover o carreamento e a oxigenação dos tecidos.
A doença renal crônica danifica as células intersticiais do córtex renal e, consequentemente, suprime a capacidade dessas células de sintetizar eritropoietina. A falta de eritropoietina leva à anemia e à diminuição da Hb. A terapia de reposição de eritropoietina aumenta, efetivamente, a produção de eritrócitos. 
OBS: A hipóxia tecidual ocorre quando o tecido recebe quantidade insuficiente de O2 para manter o metabolismo aeróbico em níveis normais.
3.2 TRANSPORTE DE GÁS CARBÔNICO
O CO2 está presente em 3 formas: dissolvido (5%), carbaminoemoglobina – efeito Haldane e Bohr (3%) e bicarbonato (maior %).
CO2 + H2O anidrase carbônica H2CO3 H+ + HCO3-. Essa reação é a principal via para a produção de HCO3, e desempenhapapel decisivo na regulação dos íons H+ e na manutenção do balanço ácido-básico do organismo.
O CO2 é transportado pelos glóbulos vermelhos na forma de HCO3- (bicarbonato).
A curva de dissociação do CO2 do sangue é linear e está diretamente relacionada à PCO2, que só depende da ventilação alveolar e da produção de CO2.
O CO2 entra na hemácia, no plasma capilar, por difusão. Após, há hidratação, ao CO2 se ligar com H2O. A anidrase carbônica faz a conversão em um ácido fraco, que se decompõe em H+ e HCO3-. O H+ não pode ficar livre, pois diminuiria o pH da célula, levando ao óbito, por isso tem que tamponar com hemoglobina. Já o bicarbonato é trocado com o cloreto, um entra e o outro sai.
CONTROLE DA RESPIRAÇÃO
Função de garantir a faixa normal de PO2 e PCO2.
Sistema aferente: um dos participantes da respiração, pois precisa receber informação de como está o O2 e o CO2.
Receptores: mecanorreceptores, nas articulações e no pulmão, e quimiorreceptores, que detectam as alterações de PO2, PCO2 e pH, para poder fazer respostas compensatórias.
Centros de controle do tronco: recebe as informações, no bulbo e na ponte. Têm integração com os músculos respiratórios, que também participam do controle da respiração.
A respiração é um ato involuntário, mas também existe o controle voluntário, controlado pelo córtex, por exemplo quando o indivíduo prende a respiração.
As informações que chegam da via aferente são passadas para o centro inspiratório, depois, através do nervo frênico, estimula o diafragma.
Centro apnêutico: estimula o centro inspiratório, prolonga a inspiração
Centro pneumotáxico: desestimula
Hipóxia: diminuição na oferta ou menor utilização de O2 nos tecidos. Causas:
4. VENTILAÇÃO E PERFUSÃO PULMONAR
O fluxo sanguíneo pulmonar (perfusão) e a ventilação são os componentes essenciais para o mecanismo de troca gasosa nos pulmões.
Relação ventilação/perfusão: principal determinante da troca gasosa normal e dos níveis de PO2 e PCO2 sanguíneos. Determinam os gradientes de pressão parcial ao longo dos quais o O2 e o CO2 se difundem.
4.1 VENTILAÇÃO
É o processo no qual o ar entra e sai dos pulmões. É considerada o produto entre o volume corrente e a frequência respiratória.
OBS: As vias aéreas não participam das trocas gasosas, mas sim os alvéolos.
A inspiração traz o ar atmosférico para os alvéolos, onde o O2, é captado e o CO2, excretado. Assim, a ventilação alveolar se inicia com o ar ambiente. 
O ar ambiente é uma mistura de gases composta de N2 (79%) e O2 (21%), com quantidades mínimas de CO2, argônio e gases inertes. As vias condutoras de ar não participam da troca gasosa. Assim, as pressões parciais de O2, N2, e vapor de água permanecem inalteradas, nas vias aéreas, até que o gás atinja o alvéolo.
COMPOSIÇÃO DE GASES
Quimiorreceptores especializados monitoram a pressão do CO2, fazendo com que a ventilação-minuto varie de acordo com o nível de PCO2.
O aumento da PCO2 resulta em acidose respiratória, a redução, em alcalose respiratória. 
A hipercapnia resulta de uma ventilação alveolar inadequada ou hipoventilação. A hipocapnia, de uma hiperventilação.
Quando o ar inspirado atinge o alvéolo, o O2 é transportado através da membrana alveolar e o CO2 se move na direção contrária, do leito capilar para o interior dos alvéolos. Ou seja, na troca gasosa, a fração de O2 no alvéolo diminui, enquanto que a de CO2 aumenta, pois ocorre produção de CO2 e consumo de O2 pelo metabolismo, dependente da ingestão calórica.
DISTRIBUIÇÃO DA VENTILAÇÃO 
Não é uniforme por todo o pulmão.
O peso do pulmão e as diferenças de pressão pleural (base > ápice) fazem os alvéolos do ápice ficarem os mais distendidos, antes do início da inspiração. Por isso, os alvéolos do ápice não têm capacidade para se distender tanto quanto os da base, reduzindo a quantidade de ar que podem acomodar. 
Dessa forma, a base do pulmão se encontra menos cheia de ar e por isso apresenta maior alteração de volume ao longo do ciclo, o que caracteriza maior ventilação na base e maior volume no ápice.
O VOLUME DE AR RESPIRADO POR MINUTO se divide em: 
- VOLUME DE ESPAÇO MORTO (VD)
Volume de ar dentro da via aérea de condução, que não participa de trocas gasosas. 2 tipos:
Anatômico: volume de gás que preenche as vias aéreas (100-200ml no adulto saudável)
Fisiológico: de alvéolos perfundidos, mas não ventilados, normalmente encontrados em pulmões patológicos. 
- VOLUME ALVEOLAR
Volume de ar que participa das trocas gasosas.
4.2 PERFUSÃO
É o processo quando o sangue desoxigenado passa pelos pulmões e é reoxigenado, tendo estreita relação com o fluxo sanguíneo pulmonar.
O volume sanguíneo total na circulação pulmonar é de ~ 500ml, 10% do volume sanguíneo circulante. 
FUNÇÕES DO SISTEMA CIRCULATÓRIO PULMONAR:
• Reoxigenar o sangue e eliminar o CO2;
• Auxiliar no balanço fluídico do pulmão;
• Distribuir produtos metabólicos para e do pulmão. 
PROCESSO DA PERFUSÃO
A perfusão se dá por meio da circulação pulmonar, responsável por receber o sangue do retorno venoso, que passa do ventrículo direito para a artéria pulmonar, com suas ramificações direita e esquerda. 
O pulmão possui dupla circulação. A circulação brônquica tem origem na aorta e nas artérias intercostais, com função de nutrir brônquios e bronquíolos. As artérias pulmonares acompanham os brônquios se dividindo em paralelo às vias aéreas. Na periferia do parênquima pulmonar, os componentes arteriais formam uma rede capilar que percorre o interstício e envolve os alvéolos.
O pulmão recebe todo o débito cardíaco do coração direito. Esse volume de sangue não oxigenado se distribui nos capilares pulmonares, onde entra em contato com a barreira alvéolo-capilar. Durante a passagem do sangue no capilar pulmonar, ocorre a difusão e a saturação da hemoglobina com oxigênio.
A ramificação sequencial das artérias pulmonares gera uma rede de capilares, parecida com uma malha, que se encontra ao redor dos alvéolos. Os tecidos que compõem essa rede alvéolo-capilar formam a única barreira entre o gás e o sangue.
Após ser oxigenado, o sangue deixa o alvéolo por uma rede de pequenas vênulas pulmonares e veias, que coalescem para formar veias pulmonares mais calibrosas, pelas quais o sangue retorna ao átrio esquerdo, para então ser mandado para o corpo.
As artérias da circulação pulmonar são as únicas do corpo que levam sangue desoxigenado.
 O sangue rico em CO2 sai do VD e vai para o começo da circulação pulmonar, nas artérias pulmonares. Quando chega no capilar pulmonar, ocorre o processo de perfusão, havendo a troca, na qual deixa o CO2 e leva O2. O sangue, agora rico em O2, vai pelas veias pulmonares e chega ao AE.
PECULIARIDADES DA CIRCULAÇÃO PULMONAR
• Trabalha em baixas pressões e, por isso, apresenta baixa resistência.
• Alta complacência, sendo 7x mais complacentes que os vasos sistêmicos, pois a parede dos vasos é fina, com pequena espessura, e a quantidade de músculo liso é mínima.
• Não precisa trabalhar a altas pressões, visto que necessita bombear sangue apenas até o topo do pulmão.
• Precisa ser um sistema de baixa pressão para evitar que fluidos de edema inundem o pulmão, como consequência das forças de Starling.
Dessa forma, os vasos pulmonares podem aceitar quantidades relativamente grandes de sangue, dilatando-se em resposta a aumentos da pressão arterial pulmonar. 
As características da circulação pulmonar auxiliam no fluxo sanguíneo e explicam o porquê de o ventrículo direito ser menos muscular do que o esquerdo.
BARREIRA ALVEOLAR
Quando o sangue chega nos capilares pulmonares, ocorre a troca gasosa. O capilar é fino para facilitar as trocas gasosas, para passar por difusão pelas barreiras.
A barreira alveolar tem uma parte mais fina (seta menor) e tem uma parte mais grossa (seta maior).
CARACTERÍSTICAS DO FLUXO SANGUÍNEO PULMONAR
A perfusão é pulsátil e influenciada pela resistência vascular pulmonar (RVP), gravidade, pressão alveolar e pelo gradiente de pressão artério-venoso. Quando um indivíduo está em pé, a perfusão é maior na base. Contudo, com o exercício, a perfusão aumenta em todasas regiões, principalmente no ápice.
RESISTÊNCIA VASCULAR PULMONAR
A RVP é a variação da pressão desde a artéria pulmonar (AP) até o átrio esquerdo (AE), dividida pelo fluxo (QT), que é o débito cardíaco = perfusão. 
Fórmula: (Pressão na AP – Pressão no AE) / QT
A RVP é cerca de 10x menor do que a da circulação sistêmica. 
É inversamente proporcional ao fluxo pulmonar.
Vasoconstrição: provoca RVP e fluxo
Vasodilatação: RVP e fluxo
A vasoconstrição hipóxica ocorre nos pequenos vasos arteriais, em resposta à diminuição da PO2 alveolar. Essa resposta é local e pode ser protetora, por desviar o fluxo sanguíneo de áreas hipóxicas para áreas bem perfundidas, no esforço para aumentar a troca gasosa.
REGULAÇÃO DO FLUXO PULMONAR
Pela pressão parcial de O2 (que chega no alvéolo) no gás alveolar. Se a PO2 no alvéolo está baixa, em uma situação de hipóxia, ativa-se o mecanismo de vasoconstrição da circulação pulmonar hipóxica, assim reduzindo o fluxo. Esse mecanismo é para evitar o desperdício, perfundindo mais as áreas que estão bem ventiladas, para garantir o fluxo onde tem mais ventilação.
Faz parte da vasoconstrição hipóxica: alguns vasodilatadores (prostaciclinas e óxido nítrico) e vasocontritores (tromboxano A2).
DISTRIBUIÇÃO DO FLUXO PULMONAR
Na posição ortostática e em repouso, o fluxo sanguíneo pulmonar aumenta do ápice para a base do pulmão, sendo maior na base.
Em decúbito dorsal, o fluxo é menor nas regiões mais anteriores e maior nas regiões mais posteriores. 
Em eventos estressantes, como no exercício físico, a diferença do fluxo sanguíneo entre ápice e base fica menor, devido ao aumento da pressão arterial.
Os níveis de O2 têm um importante impacto sobre o fluxo sanguíneo pulmonar.
Assim, a distribuição desigual do fluxo nos pulmões sofre influência da gravidade, da pressão venosa pulmonar (Pv), da pressão arterial pulmonar (Pa) e da pressão alveolar (PA).
Na zona 1 (ápice), a pressão alveolar excede a arterial e a venosa, não tem fluxo.
Na zona 2 (médio), a pressão arterial excede a alveolar e a venosa, começando a ter fluxo.
Na zona 3 (base), a pressão arterial e a venosa excedem a alveolar, tendo bom fluxo sanguíneo.
	ALVÉOLOS:
	ÁPICE
	BASE
	VOLUME
	Maior
	Menor 
	VENTILAÇÃO
	Menor 
	Maior
	CAPACIDADE DISTENSÃO
	Menor
	Maior
	PRESSÃO PLEURAL
	Menor
	Maior
	PERFUSÃO
	Menor
	Maior 
	FLUXO PULMONAR
	Menor
	Maior 
	RELAÇÃO V/Q
	Maior 
	Menor 
RELAÇÃO VENTILAÇÃO-PERFUSÃO (V/Q)
A ventilação e o fluxo sanguíneo pulmonar (perfusão) são componentes importantes da troca gasosa no pulmão. No entanto, o principal determinante da troca gasosa normal e do consequente nível de PO2 e PCO2 no sangue, é a proporção V/Q.
A V/Q pode ser definida para um ou mais alvéolos e para o pulmão como um todo. Sendo assim, considerando um só alvéolo, a proporção é definida como ventilação alveolar dividida pelo fluxo capilar. Já para o pulmão como um todo, é definida como ventilação alveolar total dividida pelo débito cardíaco. 
No pulmão normal, a V/Q é cerca de 0,8, e não é distribuída de forma homogênea pelo pulmão.
A V/Q pode variar de zero (quando não existe ventilação para uma área perfundida) até o infinito (quando a perfusão é inexistente). Uma relação V/Q entre 0,8 e 1 numa unidade alveolar garante que a troca gasosa é eficiente.
Quando a ventilação excede a perfusão, V/Q > 1. Quando o contrário ocorre, V/Q < 1. 
Relações mais baixas indicam pouca ventilação para muito sangue, e ocorre fisiologicamente na base ou em atelectasias e edemas, áreas denominadas de shunt. 
Relações mais altas indicam pouca perfusão para áreas muito ventiladas. Essas áreas se comportam como espaço morto (ápice pulmonar), não participando adequadamente da troca gasosa. 
Tanto o shunt quanto o espaço morto diminuem a eficiência da troca gasosa.
Alterações na V/Q também alteram PO2 e PCO2.
OBS: Uma relação V/Q normal não significa que a ventilação e a perfusão da unidade pulmonar em questão estejam normais, significa apenas que a relação entre elas está normal. 
EFEITO DA V/Q NAS TROCAS GASOSAS
A ventilação e a perfusão são maiores na base, mas o V/Q é o menor nessa área.
A variação na distribuição é mais significativa e brusca na variável perfusão (fluxo), em relação à ventilação. Assim, a V/Q sofre mais influência da perfusão. Então, na região de menor perfusão (menor Q), a V/Q é maior, no ápice.
A pressão alveolar parcial de O2 é baixa em uma situação que tem perfusão, mas não tem ventilação, pois o sangue que chegou já estava desoxigenado, chegando no vaso para ser reoxigenado, mas não consegue, assim continua com O2 baixo e CO2 alto.
RESPOSTAS ADAPTATIVAS AO EXERCÍCIO FÍSICO
• Aumento do consumo de O2, da produção de CO2 e da ventilação. 
• No sangue arterial: sem mudança no PaO2 nem no PaCO2, mas pode ocorrer leve diminuição no pH. 
• No sangue venoso: aumento do PvCO2, pois o músculo está consumindo mais, assim há mais metabólitos. 
• Aumento do fluxo sanguíneo, consequentemente aumenta o débito cardíaco e o fluxo sanguíneo pulmonar, no intuito de que se tenha trocas gasosas mais homogêneas.
• Desvio para direita na curva O2-Hb, o que reflete o aumento da P50, pois tem a necessidade de ter mais O2 para conseguir saturar 50%, e reduz a afinidade pelo O2.
RESPOSTAS A ALTITUDES ELEVADAS
Em altitude elevada, há menos PO2 no ar.
• Menor PO2 que chega no alvéolo. 
• O indivíduo respira mais, ventila mais, o que acaba liberando mais CO2. Assim, no sangue arterial, ocorre menor PaO2, e maior pH, gerando alcalose respiratória.
• O fluxo sanguíneo pulmonar muda, tendo aumento na resistência pulmonar, pois o pulmão tem uma resposta compensatória à hipóxia. 
• Quando o leito vascular percebe a hipóxia, faz vasoconstrição do leito pulmonar, aumentando a resistência. Consequentemente, aumenta a pressão na artéria pulmonar. 
• Assim, para o ventrículo direito, que está em contato com a circulação pulmonar, conseguir bombear o sangue, tem que se hipertrofiar.
• A curva de O2-Hb desvia para a direita, aumentando a P50 e diminuindo a afinidade pelo O2.
• A situação de hipóxia, com menos PO2, estimula a produção renal de eritropoetina, pois no caso de pouco oxigênio, tem que ter mais eritrócitos, para captar o máximo possível de O2 aumentando o número de células vermelhas – policitemia.