3- Gasometria

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Hemoglobina 
• A hemoglobina é uma proteína com estrutura quaternária formada por quatro subunidades (2 subunidades alfa e 2 subunidades beta)
• Cada subunidade (alfa ou beta) é formada por uma porção proteica (globina) e um Gasometria
grupamento heme
• Cada grupamento heme contem Fe2+, esse átomo de ferro pode ligar-se reversivelmente a uma molécula de oxigênio
• A interação ferro-oxigênio é uma ligação fraca que pode ser facilmente rompida sem alterar a hemoglobina 
• Sem a hemoglobina nos eritrócitos, o sangue não seria capaz de transportar uma quantidade suficiente de oxigênio para sustentar a vida
• Nos capilares pulmonares, o oxigênio alveolar dissolve-se primeiro no plasma, e, então, para dentro dos eritrócitos, ligando-se à hemoglobina. A hemoglobina age como uma esponja, captando o oxigênio do plasma até que a reação atinja o equilíbrio
• À medida que as células aumentam a sua atividade metabólica, a PO2 diminui, e assim, a hemoglobina libera uma quantidade maior de oxigênio
 
Transporte de gases
• Os gases que entram nos capilares primeiramente se dissolvem no plasma. Todavia, os gases dissolvidos representam apenas uma pequena parte do oxigênio
que será fornecido às células
Transporte de oxigênio 
O2 é transportado no sangue de duas maneiras: 
1. Ligado com a hemoglobina, na forma da oxi-hemoglobina (98%)
2. Dissolvido, na forma livre, no plasma (2%) 
* O2 é um gás de baixa solubilidade no plasma
• A capacidade de transporte de O2 da hemoglobina (98% saturada) é de aprox. 1,62ml de O2/g de hemoglobina
• Então: se um indivíduo tem 5,2 litros de sangue contendo 12,5 g/dL de hemoglobina, seu sangue transportará aproximadamente 1053 mL de O2 (98 % saturação)
• Sob condições normais, cerca de 5 mL de O2 são transferidos para os tecidos de cada 100 mL de sangue
• A quantidade de oxigênio que se liga à hemoglobina depende de dois fatores: 
(1) a PO2 no plasma que circunda os eritrócitos 
(2) o número de locais disponíveis para a ligação à Hb 
• Porcentagem de saturação da hemoglobina e é estabelecida pela (1) composição do ar inspirado, (2) pela frequência ventilatória alveolar e (3) pela eficiência das trocas gasosas
Obs: em atividade física intensa ocorre o aumento de 20 vezes do transporte de oxigênio para os tecidos.
Transporte de dióxido de carbono pelo sangue
• 7% do dióxido de carbono é transportado no plasma, na forma de CO2 dissolvido
• 23% do CO2 liga-se à hemoglobina
• 70% é convertido dentro das hemácias em íons bicarbonato (HCO3 -)
• O CO2 dissolvido no plasma se difunde para dentro das hemácias, onde reage com a água, na presença de anidrase carbônica, formando o ácido carbônico. O ácido carbônico então dissocia-se em um íon de hidrogênio e um íon de bicarbonato:
• Os íons bicarbonato deixam as hemácias com auxílio de uma proteína antiporte
• A troca de um HCO3 - por um Cl- (troca um-por-um) mantém a neutralidade elétrica de modo que o potencial da membrana celular não é afetado
Conversão de CO2 
• A conversão do CO2 em bicarbonato serve para dois propósitos: 
1. Fornecer um meio adicional pelo qual o CO2 pode ser transportado das células para os pulmões
2. O bicarbonato está disponível para atuar como um tampão de ácidos metabólicos, auxiliando na estabilização do pH corporal. O bicarbonato é o tampão extracelular mais importante do corpo
Curva de dissociação da oxi-hemoglobina 
• Mostra a relação entre a pO2 no sangue e a porcentagem de sítios de ligação da hemoglobina ocupadas por moléculas de O2 (saturação por cento)
• À medida que o sangue passa pelos pulmões sob condições normais, a hemoglobina capta
quase a quantidade máxima de oxigênio que ela pode transportar
• Enquanto a PO2 nos alvéolos (e nos capilares pulmonares) permanecer acima de 60 mmHg, a hemoglobina estará mais de 90% saturada e manterá próximo do normal o transporte do oxigênio
• A hemoglobina de um adulto (HgbA) é aproximadamente 50% saturada, em uma pO2 de 27 mmHg 
• P50 corresponde à pressão parcial na qual a Hgb está 50% saturada com O2
• Quando a curva de dissociação desloca para a direita, P50 aumenta, e quando se desloca para a esquerda, P50 diminui
A saturação de hemoglobina por O2 é afetada por
• Qualquer fator que mude a conformação da proteína hemoglobina pode afetar a sua capacidade de ligação ao oxigênio
• CO2, pH, temperatura
• As alterações na afinidade de ligação são refletidas pelas mudanças na forma da curva de saturação HbO2 (maior liberação, desloca a curva para a direita)
OBS: Um fator adicional que afeta a ligação oxigênio-hemoglobina é o 2,3-bifosfoglicerato (2,3-BPG; também conhecido como 2,3-difosfoglicerato ou 2,3-DPG), um composto intermediário da via da glicólise. Ela é acionada quando ocorre uma hipóxia crônica (períodos prolongados de oxigênio baixo), hipoxia tissular (altitudes, insuficiência cardiopulmonar), diminuição da hemoglobina (Anemias → hipóxia) e diminuição de pHRelembrando
O desvio da curva de dissociação de oxigênio-hemoglobina para a direita, em resposta a aumento do dióxido de carbono e dos íons hidrogênio no sangue, tem efeito significativo de intensificar a liberação de oxigênio do sangue para os tecidos e intensificar a oxigenação do sangue nos pulmões.
• A sua concentração aumentada diminui a afinidade da HbO2 e desloca a curva de saturação para a direita (faz a liberação de Hemoglobina +O2). Subir a uma grande altitude e anemia são duas situações que aumentam a produção de 2,3-BPG
 
• A diminuição do pH, o aumento da temperatura e o aumento da PCO2 diminuem a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio e deslocam a curva de saturação da oxi-hemoglobina para a direita. Quando esses fatores mudam na direção oposta, a afinidade da ligação aumenta, e a curva se desloca para a esquerda
Efeito da temperatura
• Aumento da temperatura enfraquece a ligação entre Hb-O2 
* Deslocamento para a direita → Maior “liberação” de O2 para os tecidos → Maior disponibilidade de oxigênio quando a demanda energética é alta, como em febres e em grupos musculares sob contração intensa 
Efeito do pH
Quando o corpo sofre alterações no pH do sangue? Um exemplo é quando se tem um esforço máximo que direciona a célula para o metabolismo anaeróbio.
O metabolismo anaeróbio durante o exercício físico nas fibras musculares libera H para o citoplasma e para o líquido extracelular. Como as concentrações de H aumentam, o pH diminui, a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio diminui e a curva de saturação da HbO2 desloca-se para a direita. Mais oxigênio é liberado para o tecido à medida que
o sangue se torna mais ácido (decréscimo de pH)
Efeito Bohr
• É um deslocamento na curva de saturação da hemoglobina que resulta de uma mudança no pH
• É caracterizado pelo estímulo à dissociação entre o oxigênio e a hemoglobina (Hb), causando liberação de oxigênio para o sangue, quando ocorre um aumento na concentração de gás carbônico, ou pela promoção da ligação do oxigênio à hemoglobina quando ocorre uma diminuição do pH sanguíneo, facilitando a expulsão do gás carbônico pelos pulmões
• Existe uma tendência da hemoglobina a perder afinidade pelo oxigênio em ambientes mais ácidos (e a ganhar em ambientes mais alcalinos) 
• Este efeito é mais bem observado na circulação próxima aos tecidos não-alveolares (ex. músculos), longe das trocas de gases dos pulmões
Hemoglobina e H+
O segundo mecanismo utilizado para
manter as concentrações dos produtos baixas, remove o hidrogênio do citoplasma dos eritrócitos. A hemoglobina dentro do eritrócito atua como um tampão e liga o íon hidrogênio na reação
• CO2 e H+ ligados a hemoglobina promovem a liberação de O2 da hemoglobina, pois com o aumento da concentração de H+, os resíduos de histidina nas interfaces das subunidades podem receber prótons adicionais e se tornar positivas.
• Nos tecidos, quando o oxigênio deixa a hemoglobina, o CO2 liga-se aos grupamentos amino (ONH2) da hemoglobina livre, formando carbaminoemoglobina
• Na presença CO2 e H+ ( músculos), os grupamentos dos resíduos de aminoácidos: resíduos de histidina (+) e resíduos de amina (NHCOO-) formam pontes de sais entre as duas subunidades. Essa interação altera a maneira que a proteína se organiza e enfraquece a interação do grupo heme com o oxigênio, pela propriedade conhecida como efeito alostérico. As pontes de sais são mantidas em uma posição que “puxa” a histidina ligada no grupamento heme → isto favorece a configuração em domo do grupo heme da hemoglobina desoxigenada (HbT) ➜ o O2 é liberado
Relembrando...
• Quando a Hb se liga ao O2, sua afinidade pelo CO2 é diminuída e quando se desoxigena, sua afinidade pelo CO2 aumenta. Assim, em meio de maior pressão de CO2, a afinidade de O2 diminui, em meio de menor pressão de CO2, a afinidade pelo O2 aumenta
Efeito Haldane 
• O Efeito de Haldane é o fenômeno no qual a hemoglobina tende a perder afinidade pelo gás carbônico 
• Este efeito é mais bem observado nos tecidos alveolares, onde há a troca de gases e, portanto, o suprimento de oxigênio é renovado
• Ao passar no capilar do alvéolo, a hemoglobina libera rapidamente todo o CO2, e em contrapartida se liga às moléculas de O2 que se difundem dos alvéolos para os capilares.
• Duas maneiras de deslocar o dióxido de carbono do sangue e para os alvéolos 
(1) quanto mais ácida a hemoglobina, menos ela tende a se combinar com o dióxido de carbono
(2) A maior acidez da hemoglobina também faz com que ela libere muitos íons hidrogênio que se ligam aos íons bicarbonato para formar ácido carbônico. Por sua vez, o ácido carbônico dissocia-se em água e dióxido de carbono, e o dióxido de carbono é liberado do sangue para os alvéolos e, finalmente, para o ar.
Como acontece o efeito Haldane?
Ligação cooperativa - Quando os aminoácidos na proteína hemoglobina são deslocados pela oxigenação de um dos grupamentos heme, a estrutura das interfaces entre as 4 subunidades é alterado. Isto causa a mudança de toda a proteína na sua forma ➔ torna mais fácil para os outros 3 grupamentos heme ficar oxigenados ligação
Mecanismo 
A hemoglobina também tem a função de tamponamento, ela estabiliza a PO2 nos tecidos, normalmente estabelece o limite superior da pressão do oxigênio nos tecidos, em torno de 40 mmHg
Gasometria
Distúrbios do equilíbrio ácido-base 
• Os distúrbios ácido-base são classificados pela:
 1. Direção de mudança do pH: alcalose, acidose 
 2. Causa implícita: respiratória, metabólica 
 
• Mudanças na concentração de H+ alteram a estrutura terciaria das proteínas (pela interação com as pontes de H na molécula), alterando a sua estrutura e função
• Na acidose os neurônios tornam-se menos excitáveis - depressão do SNC
• Na alcalose os neurônios tornam-se hiperexcitáveis - torpor, tremores musculares (paralisam a respiração)
Origem dos distúrbios do equilíbrio ácido-base 
• Mudanças da pCO2, decorrentes da hipo ou hiperventilação, causam desvios de pH de origem respiratória. Estes distúrbios são avaliados pela alteração da pCO2 
• Se o distúrbio ácido-base surgir de ácidos ou bases de origem - CO2, haverá um distúrbio metabólico. Esses distúrbios são avaliados pela alteração do bicarbonato (HCO3-) plasmático
Acidose respiratória 
Causas
1. Lesão no Centro Respiratório (AVE, TCE, tumor)
2. Depressão no Centro Respiratório (intoxicações, anestésicos, sedativos, lesões, narcóticos)
3. Obstrução de vias aéreas (Asma, DPOC, secreção, corpo estranho)
4. SDRA, Atelectasias, Pneumotórax, Fibrose
5. Defeitos pulmonares restritivos (fibrose pulmonar, cifoescoliose 
6. Trauma torácico, deformidades torácicas severas (Cifoescoliose severa)
7. P.O cirurgia abdominal alta, toracotomias
8. Doenças Neuromusculares (Ex: Poliomelite, Miastenia Grave, ELA; síndrome de Guillain-Barré)
9. Tromboembolia Pulmonar
Alcalose respiratória
Causas 
• Hiperventilação por ansiedade, dor, hipertermia, hipóxia, grandes altitudes
• Lesões do SNC, tumores, encefalites, hipertensão intracraniana
• Ventilação artificial
Controle da respiração
Existem 4 principais sítios de controle da respiração:
1. Centro do controle respiratório 
2. Quimiorreceptores centrais, localizados na superfície ventral do bulbo 
3. Quimiorreceptores periféricos: aórticos e carotídeos 
4. Receptores mecânicos pulmonares e receptores sensoriais.Centro de controle respiratório
 • O centro de controle respiratório é formado por uma rede de neurônios localizados bilateralmente na ponte e no bulbo do tronco encefálico
1. Núcleo respiratório dorsal: responsável por gerar a inspiração. Controla o ritmo básico e altera o padrão ventilatório em reposta as necessidades de troca de O2 e CO2 e balanço de pH e HCO3-. Responde à informação de quimio e mecanorreceptores
2. Núcleo respiratório ventral: tem neurônios inspiratórios e expiratórios. Atua basicamente na expiração forçada
3. Neurônios da ponte: modulam a frequência e a profundidade da respiração
Quimiorreceptores centrais 
• Células especializadas na superfície ventrolateral do bulbo
• Quando a arterial aumenta, o CO2 atravessa a barreira hematencefálica e ativa os quimiorreceptores centrais. Esses receptores sinalizam para a rede neural de controle da respiração, provocando um aumento na
frequência e na profundidade da ventilação, melhorando, assim, a ventilação alveolar e a remoção de CO2 do sangue.
• São sensíveis ao pH do fluído extracelular. Como o fluído extracelular está em contato com o líquido cérebro-espinhal, as variações de pH neste fluído afetam a ventilação
Quimiorreceptores periféricos 
• Receptores químicos neurais, expostos a pO2 arterial
• Recebem sangue arterial com fluxo extremamente alto (20 vezes o peso dos próprios corpos/min)
• São estimulados pela redução da pO2 arterial. As concentrações arteriais de oxigênio não desempenham um papel na regulação diária da ventilação, uma vez que os quimiorreceptores periféricos respondem apenas a mudanças críticas na arterial. No entanto, em condições fisiológicas incomuns, como a grande altitude, e em algumas condições patológicas, como a doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), a
redução da arterial pode ser suficientemente baixa para ativar os quimiorreceptores periféricos.
• Respondem também a alterações de pH e pCO2 do sangue
Receptores mecânicos pulmonares e sensoriais 
1. Receptores nasais ou faciais: a estimulação destes receptores (com água fria) inicia o Reflexo do mergulho, provocando apneia e bradicardia
2. Receptores irritativos pulmonares: terminações nervosas sensoriais encontradas nos epitélios da traqueia, brônquios e bronquíolos podem ser estimulados pela inalação da fumaça do cigarro ou gases nocivos → apneia reflexa e tosse; contração da musculatura bronquiolar e frequência ventilatória
3. Receptores “J” (Juxtacapilares): terminações nervosas nas paredes alveolares, em justaposição aos capilares pulmonares. São estimulados pela congestão dos capilares pulmonares ou no edema pulmonar → aumento da frequência ventilatória e sensação de dispneia