Difusão e transporte

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Difusão e transporte
· P = F/A
Quanto mais moléculas de gás, maior o choque entre as partículas e, assim, maior a pressão desse compartimento. A pressão é proporcional ao número de choques de suas moléculas contra as paredes de um recipiente. Contudo, a pressão total de uma mistura é dada pela soma das pressões parciais – que são individuais para cada gás. 
Quanto estamos falando da pressão atmosférica (ou barométrica) estamos falando da soma das pressões parciais dos principais gases quem compõem o ar atmosférico. 
· PB = PO2 + PCO2 + PN2 = 760 mmHg (nível do mar)
Composição do ar atmosférico: 0,04% de dióxido de carbono, 79,03% de nitrogênio e 20,93% de oxigênio. Essa composição se mantém quase constante até 60km de altitude. 
Fração decimal (F)
F = % gás / 100
% gás x = 100 x Fx
20,39 = 100 x FiO2; FiO2 = 0,2093 (fração inspirada de oxigênio).
Pressão parcial = Px
Px = Fx x PB
Ar seco: PO2 = 0,2093 x 760 = 159,1 mmHg. A pressão parcial, quanto mais alto, vai diminuindo! No Monte Everest é de 48,3, por exemplo. 
Ar traqueal: PO2 = 0,2093 x (760 – 47) = 149,2 mmHg. Isso porque, o ar até chegar em nossos alvéolos sofre umidificação, aquecimento e etc. Desse modo, além da mistura gasosa, vai ser composto também pela presença do vapor de água na mistura. Então 760 mmHg que alcançam as unidades alveolares não são presentes apenas dos gases antes mencionados (O2, NO2 e CO2), é preciso subtrair a pressão do vapor de água que é em torno de 47 mmHg. 
O sangue chega nos pulmões com 39, encontra um ar traqueal em torno de 150 mmHg, que vai sair em direção aos tecidos em torno de 100 mmHg. 
Gás alveolar (vai ser expirado), entra em 150 mmHg e sai em torno de 100 mmHg.
Lei de Fick
V´ = difusão
V´ = [alfa A * D * (P1 – P2)] / E 
D = difusibilidade 
Área: quanto maior a área de troca gasosa, maior vai ser a sua capacidade de troca gasosa e, assim, maior vai ser a difusão daquele gás. Anteriormente foi comentado que o enfisema pulmonar era responsável por destruir os septos alveolares, perdendo área de troca gasosa, diminuindo a difusão. Se você não tem área de troca gasosa, o sangue que vai sair do seu pulmão (que chegou a 99) não vai sair com 100 mmHg, pois não tem área para fazer toda a troca gasosa; a pressão vai sair menor.
Espessura: Aumentada a espessura do septo alveolar, o processo de difusão é diminuído, resultando numa baixa oxigenação que vai atingir o leito arterial sistêmico. Isso acontece na fibrose pulmonar, por exemplo, por conta da deposição de colágeno na matriz extracelular, no interstício, aumentando a espessura do septo. O edema pulmonar também pode causar isso, que extravasa sangue para o espaço alveolar – o ar que deveria ultrapassar a barreira alveolar, agora precisa ultrapassar a barreira de líquido, deixando o individuo mal oxigenado.
 Diferença de pressão: grandes altitudes. 
D = (solubilidade) / raiz do peso molecular 
CO2 tem uma solubilidade 24x maior do que a do O2. Muito mais dificilmente será possível detectar acumulo de CO2 no sangue do que a queda na oxigenação. 
Um dos fatores que afetam a difusão dos gases pode ser dado por toda e qualquer situação que aumente o retorno venoso (decúbito dorsal). Aumento do retorno venoso e do debito cardíaco aumenta a área de superfície. 
A capacidade de difusão está aumentada
· Posição supina – posição ereta (retorno venoso diminuído e debito cardíaco)
· Exercício (aumenta o DC e a área de superfície)
· Manobra de Valsava (aumenta o RV e o DC)
· Fibrose intersticial difusa (espessamento da barreira)
· Enfisema (menor área de troca)
· Tromboembolismo pulmonar (menor área de troca)
Transporte de oxigênio
O oxigênio depois de sofrer a difusão pode ser transportado tanto dissolvido no plasma ou combinando com a hemoglobina (sendo esta última a mais normal de ocorrer). 
Conteúdo de O2 é a quantidade que de fato é transportado.
A quantidade de O2 que está no plasma é diretamente proporcional à pressão de O2 que alcança o espaço alveolar. 
1 mmHg PO2 – 0,003 mL de O2 / 100 Ml DE SANGUE
100 mmHg de PO2 (sangue arterial normal) – X 
X = 0,3 mL
Seria essa quantidade o suficiente para a demanda energética do organismo? Por isso vem a importância do transporte associado à hemoglobina – que sequestra o oxigênio livre, ‘’escondendo’’ da solução por conta de um desequilíbrio de pressão. 
Fe no estado férrico perde a afinidade para o oxigênio. 
Oxiemoglobina – hemoglobina ligada ao O2.
Carboxiemoglobina – hemoglobina ligada ao CO2.
Metemoglobina – ferro no estado férrico, portanto a hemoglobina não tem afinidade por oxigênio. Isso geralmente ocorre em doenças raras onde o ferro é oxidado.
Carbaminoemoglobina – a hemoglobina se liga ao CO2, não no grupamento Heme.
Para cada 100 mL de sangue – 15g de Hb (15 g%)
1g de Hb – 1,39 mL de O2
Tx de Hb (15g%) – 20,85 mL (taxa de oxigênio)
Saturação de hemoglobina, se estiver a 96%, é porque 96% da hemoglobina está com oxigênio. Conteúdo de O2 é o somatório do dissolvido no plasma ao associado a hemoglobina.
· Alterações importantes da alteração da pressão de O2 (que remete uma dificuldade de difusão desse gás) não se refletem numa perda importante da saturação da hemoglobina. No entanto, quando vai descendo a PO2 e a saturação vai descendo também (indo para 94%, por aí), significa que a pressão de O2 já está muito prejudicada e a troca na barreira alvéolo capilar já está bastante prejudicada. Saturação abaixo dos 94% (e estiver com alguma doença) precisa-se procurar atendimento. 
Fatores que modificam o equilíbrio do oxigênio com a hemoglobina
· PCO2 (respiração aeróbica)
· pH (quanto mais ácido)
· Temperatura (ambientes mais quentes) – desloca a curva para a direita; quanto mais quente, menos saturação por O2.
· Nível de2,3-difosfoglicerato (muita glicólise; este é um metabólito)
Quando o sangue penetra nos tecidos metabolicamente ativos, fica exposto a um ambiente diferente daquele existente na árvore arterial, onde ajudam a liberar o oxigênio da Hb para os tecidos. 
Uma grande quantidade do CO2 no organismo, leva a uma modificação de conformação na hemoglobina, que acaba perdendo, cada vez mais, a afinidade pelo O2, diminuindo, assim, a saturação da hemoglobina pelo O2. Desloca a curva para a direita. O mesmo é observado com o pH: quanto mais cai, vai havendo uma perda de saturação da hemoglobina. Ambos esses efeitos são chamados de Efeito Bohr. 
P50 – pressão na qual a gente tem 50% de saturação pela hemoglobina.
Tecidos metabolicamente ativos precisam de oxigênio! 
Tipos de hipoxia
· Hipóxia: quando os tecidos não recebem ou não utilizam oxigênio em quantidade necessária para suas demandas metabólicas normais. Isso pode levar à falência.
Existem quatro tipos de hipóxia
· Hipóxia hipóxica: ela é caracterizada pela alteração na barreira alvéolo capilar (fibrose, enfisema, etc.), ou porque o indivíduo está hipoventilando (hipoventilação alveolar global) ou porque as pressões barométricas onde esse individuo se encontra são insuficientes (o que gera uma pressão parcial de O2 do ar que ele inspira baixa). Então, esse tipo de hipóxia se da quando há dificuldades de efetuar a troca gasosa normalmente, culminando numa baixa pressão arterial de oxigênio – acompanhada de uma queda de saturação da hemoglobina. Baixo conteúdo de O2, baixa pressão de oxigênio venoso e arterial e saturação de oxigênio arterial e venosa. Este tipo de hipóxia é totalmente sensível a manipulação exógena de oxigênio (pois os níveis de hemoglobina estão dentro do esperado). 
· Hipóxia anêmica: Nesse tipo, vemos casos de baixa quantidade de hemoglobina disponível ou com uma hemoglobina não saudável. Isso pode acontecer por hemorragia, anemia propriamente dita, envenenamento pelo CO2 e metamoglobinemia (oxidação do ferro da hemoglobina). A hemoglobina que estiver livre vai se ligar ao oxigênio e vai se saturar ao 100%, portanto, a PO2 e a SO2 estarão normais. Contudo, a capacidade de oxigênio estará reduzida, que acaba por afetar o conteúdo de O2. A diferença arteriovenosa aumenta.
· Hipóxia de estase: causada, geralmente, porcardiopatias, onde o paciente está com insuficiência cardíaca. Isso leva a um processo de lentificação do sangue ao longo do leito vascular. Nessa situação, o sangue fica tão lentificado e seu contato com os tecidos aumenta, o que faz com que ele não deixe de tirar O2 do sangue. Então, nessa situação, a PO2 está normal, o sangue arterial pulmonar está, na maioria das vezes, com sua saturação normal, mas a pressão e saturação venosas estarão extremamente baixas. SO2 e PO2 arterial normais, bem como o conteúdo de oxigênio arterial, mas há uma diferença arteriovenosa maior do que o normal. 
· Hipóxia histotóxica: Nesse caso, o individuo foi envenenado pelo cianeto (que inibe a ATP sintase mitocondrial) e, portanto, ele se torna incapaz de utilizar o oxigênio pelas suas células. PO2 e SO2 normais, bem como o conteúdo de oxigênio, no entanto o sangue que volta aos pulmões para ser oxigenado vai com uma pressão e saturação venosas de O2 super altas, o que leva um encurtamento da diferença arteriovenosa. PO2/SO2 venosa aumentada.
Cianose: quando observada nessas situações de hipoxia, principalmente na hipoxia hipóxica, só vai se observada quando o teor das Hb desoxigenadas for maior do que 5g%. Nessa situação, a cianose se torna visível. 
· Transporte de gás carbônico
O dióxido de carbono (CO2) pode ser encontrado dissolvido no plasma, ligado a hemoglobina, mas também pode se ligar a outras proteínas (albumina, no plasma, por exemplo), que é ocaso de compostos carbamínicos e, também, íons de carbonato (plasma) – esta última é a principal. 
Esse transporte é feito de modo que parte do CO2 continua dissolvido no plasma (cerca de 10%), uns 20% se ligarão as Hb, parte aos carbamínicos. No entanto, o CO2 reage com água formando o ácido carbônico, que se dissocia em H+ e bicarbonato (HCO3-) – isso pode acontecer no plasma e no interior das hemácias (onde é mais acelerada). O bicarbonato é principalmente produzido no interior das hemácias. Contudo, precisamos manter o equilíbrio de cargas: se uma carga negativa sai, ou uma carga positiva acompanha ou uma outra carga negativa entra. Nesse caso, para cada bicarbonato que sai, um cloreto entra. 
Esse efeito de manter o equilíbrio elétrico é chamado de Efeito Hamburguer.
· Efeito Haldane: a presença de oxigênio acaba por interferir na afinidade da hemoglobina pelo CO2. A dessaturação do sangue artérias no nível dos capilares sistêmicos facilita a captação de CO2. O oxigênio desloca a curva de saturação de Hb para a direita: o O2 favorece a redução da afinidade de Hb pelo CO2 sendo, assim, o contrário do Efeito Bohr. Isso é importante pois, quando o sangue volta aos capilares pulmonares a Hb tem que liberar o CO2 para o ambiente e captar o O2. Então, enquanto o Efeito Bohr é o responsável pela liberação de O2 aos tecidos, o Efeito Haldane é importante para a liberação de CO2 no ambiente.
Ambos os sangues são ricos em CO2 (tanto o venoso quanto o arterial). A diferença é que o sangue arterial tem menor pressão parcial de CO2 do que o sangue venoso. Mas, a quantidade de CO2 que é transportada em ambos os leitos superam muito a quantidade de oxigênio que é transportado.