Difusão e transporte de gases (fisiologia)

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Umidificação do ar nas vias aéreas 
A passagem pelas vias respiratórias umidifica o ar 
atmosférico, resultando em uma PO2 menor (< 159 mmHg) no 
ar que chega aos alvéolos, uma vez que este entra em 
contato com o líquido que recobre as vias, umidificando e 
aquecendo-os. 
 
PO2 e PCO2 (pressão parcial) são diferentes nos alvéolos, 
nos capilares pulmonares e nos tecidos metabolizantes. 
 
Variações da PO2 
 
 
 
 
 
 Tanto o ar alveolar quanto o ar venoso possuem a 
mesma pressão parcial de oxigênio, uma vez que estes 
se encontram em equilíbrio (em torno de 104 mmHg) 
 
Variações da PCO2 
 
 A pressão parcial de CO2 não é muito alterada, visto que 
esta já se encontra em níveis baixos. A PCO2 chega aos 
capilares com pressão em torno de 45 mmHg, e sai com 
cerca de 40 mmHg. 
Difusão através da barreira alvéolo-capilar 
 
Componentes que separam os alvéolos dos capilares: 
[Fisiologia] 
1. Camada de líquido contendo surfactante que reveste o 
alvéolo; 
2. Epitélio alveolar; 
3. Membrana basal epitelial; 
4. Membrana basal capilar; 
5. Membrana endotelial capilar. 
 Possui espessura de cerca de 0,5 micrômetros. 
 
Difusão dos gases 
 
A quantidade de gás difundida no tempo depende de 
algumas variáveis: 
 Relacionadas ao pulmão: 
 Área (diretamente proporcional); 
o Quanto maior a superfície de troca disponível, maior 
a quantidade de gás que pode se difundir através 
dessa. 
 Espessura (inversamente proporcional). 
o Quanto maior a espessura da barreira alvéolo-capilar, 
menor a quantidade de gás que pode se difundir 
através dessa (casos como: fibrose pulmonar, 
edemas e pneumonia). 
 Relacionadas aos gases: 
 Difusibilidade (diretamente proporcional); 
o A difusibilidade depende do gás e do seu peso 
molecular. 
 Variação de pressão (diretamente proporcional). 
o A difusão ocorre no sentido de regiões de alta 
pressão parcial do gás para regiões de baixa pressão 
parcial. Dessa forma, quanto maior a diferença de 
pressão, maior a difusão do gás. 
Outros fatores que afetam a difusão 
 Aumento da perfusão (↑ área de troca, melhorando a 
difusão); 
 Aumento dos volumes pulmonares (↑ volumes e 
ventilação, disponibilizando uma maior quantidade de O2 
para as trocas gasosas); 
 Postura: decúbito dorsal (tendência na melhora da 
relação ventilação/perfusão, consequentemente 
melhorando a difusão). 
Transporte de O2 
 
 O oxigênio pode ser transportado: 
 No plasma (oxigênio dissolvido, cerca de 2%); 
 Ligado à hemoglobina (98%). 
 Lei de Henry: a quantidade de oxigênio dissolvida no 
plasma é diretamente proporcional à PO2 no sangue e à 
solubilidade. 
PX x K 
 
 Respirar O2 puro eleva a PO2 para valores até 2 ml de 
O2/100 ml de sangue. A demanda tecidual em repouso é 
de 250 ml de O2/min 
 
 1/3 da hemácia corresponde à hemoglobina; 
 Hemoglobina (HbA): duas cadeias alfa e duas cadeias beta 
com um grupamento heme em cada cadeia; 
 Cada hemoglobina pode se ligar à quatro moléculas de O2; 
 O2 + Hb ↔ HbO2: oxiemoglobina; 
 HbO2 ↔ Hb + O2: desoxiemoglobina. 
 
 Afinidade da hemoglobina com o O2: 
 A anemia falciforme é caracterizada por uma 
hemoglobina alterada com baixa afinidade ao O2; 
 A hemoglobina fetal possui maior afinidade ao O2 que a 
hemoglobina adulta; 
 A hemoglobina adulta normal possui afinidade ~300 
vezes maior ao CO que ao O2 (carboxihemoglobina). 
 
Difusão de O2 na ausência e presença da 
hemoglobina 
 
Nos capilares, a hemoglobina liga-se ao oxigênio, deixando 
menos oxigênio livre no sangue, consequentemente diminuindo 
a PO2 e aumentando a taxa de difusão de O2 para os 
capilares, visto que há uma menor pressão. 
Saturação da hemoglobina (SO2) 
 
A saturação da HBO2 representa a taxa de ocupação total 
dos locais de ligação ao oxigênio na hemoglobina e depende da 
quantidade de O2 dissolvido (PO2). 
 (HbO2 x 100) / Hb total = X% de saturação da 
hemoglobina 
 Valores normais - acima de 96% 
Capacidade de O2 
Quantidade máxima de O2 que pode ser transportada pela 
hemoglobina total do sangue, desde que completamente 
saturadas. 
 A quantidade de hemoglobina no sangue é expressa em 
g% 
 Normal: 15 g% (15 g de hemoglobina em 100 ml de 
sangue). 
 
Conteúdo de O2 
Quantidade total de O2 transportada pelo sangue e 
corresponde à soma da quantidade dissolvida com a ligada à 
hemoglobina. 
O2 dissolvido + O2 ligado à Hb = Conteúdo de O2 
 
Fatores que modificam o equilíbrio do O2 com a 
hemoglobina: 
 PCO2 - o aumento da PCO2 desloca para a direita a curva 
de dissociação da hemoglobina, reduzindo a afinidade da 
hemoglobina pelo O2; 
 
 pH - a elevação da concentração dos íons hidrogênio, ou 
seja, a queda do pH sanguíneo, também desloca para a 
direita a curva de saturação da Hb, reduzindo sua 
afinidade pelo O2; * 
 
 Temperatura - a elevação da temperatura corporal 
desvia a curva de dissociação para a direita, reduzindo a 
afinidade da Afinidade hemoglobina pelo O2; 
 
 2,3-difosfoglicerato - produto intermediário formado 
durante a glicólise anaeróbia, via energética da hemácia. 
o Hipoxemia e anemia aumentam 2,3- DPG; 
o Quando a concentração de 2,3-DPG aumenta no 
interior da hemácia, a curva de equilíbrio entre o O2 e 
a hemoglobina é deslocada para a direita. 
 
*
 Fenômeno que descreve a tendência da hemoglobina de 
perder afinidade pelo oxigênio em ambientes mais ácidos 
e ganhar afinidade em ambientes mais alcalinos; 
 pH do sangue: ~7,4; 
 A ligação de íons H+ à hemoglobina altera a estrutura da 
proteína, reduzindo a afinidade do grupo heme ao 
oxigênio. 
Hipóxia 
Condição na qual os tecidos não recebem ou não podem 
utilizar O2 em quantidade suficiente para suas necessidades 
metabólicas normais. 
A capacidade de oxigênio do sangue está normal, mas a 
PO2, a SO2 e o conteúdo de O2 encontram-se diminuídos. 
 Quando acontece? 
 PO2 baixa no gás inspirado; 
 Hipoventilação alveolar global; 
 Doenças pulmonares com comprometimento da difusão 
de gases através da barreira alvéolo-capilar ou 
distúrbio da relação ventilação-perfusão; 
 Contaminação do sangue arterial com sangue venoso, 
como em algumas cardiopatias congênitas ou fístula 
arteriovenosa pulmonar. 
 
Diminuição da capacidade de oxigênio do sangue e do 
conteúdo de O2, embora a SO2 e a PO2 arteriais estejam 
normais. 
 Quando acontece? 
 Anemia (diminuição real da taxa de hemoglobina no 
sangue); 
 Impedimento da ligação do O2 com a hemoglobina 
(envenenamento pelo CO, metemoglobinemia etc.) 
Tanto a SO2 como a PO2 e o conteúdo de O2 arteriais 
encontram-se dentro da normalidade, porém a perfusão 
sanguínea dos tecidos está comprometida, alterando os 
parâmetros. 
 Quando acontece? 
 Cardiopatias que levam ao baixo débito cardíaco e 
distúrbios vasculares. 
 
A capacidade de oxigênio, a SO2, a PO2 e o conteúdo de O2 
estão normais no sangue arterial, mas elevados no sangue 
venoso. 
 Quando acontece? 
 Envenenamento por cianeto. 
 
Cianose 
Coloração azulada da pele e mucosas, gerada pelo aumento 
da quantidade de hemoglobina desoxigenada. Ocorre quando a 
taxa de hemoglobina desoxigenada ultrapassa 5 g% 
Transporte de CO2 
 
 Dissolvido no plasma 
 Pode ser encontrado também como íons bicarbonato 
(HCO3-); 
 Ligado à hemoglobina: Carbaminoemoglobina; 
 Quantidades pequenas de ácido carbônico (H2CO3) e íons 
carbonato (CO32-). 
Curva de dissociação do CO2 
 
Íons bicarbonato no plasma 
 
Íons bicarbonato na hemácia 
 
Efeito Hamburger 
 Canais de ânions realizam desvio (entrada) de cloretos. 
 
Efeito haldane 
 A dessaturação do sangue arterial no nível dos capilares 
sistêmicos facilita a captação de CO2. 
 
Conteúdo total de O2 e CO2 no sangue 
 Sangue arterial: PCO2 > PO2 
 Aumento da PO2: pouca alteração no conteúdo de O2 
(V/Q reduzida não é compensada). 
 Aumento da PCO2: alteração importante no conteúdo de 
CO2 (V/Q reduzida é compensada).