Fisiologia 2 controle neural da respiração e trocas gasosas

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SISTEMA RESPIRATÓRIO 
BF583 
 Trocas Gasosas 
 
 Pressão Parcial dos Gases 
 Trocas Gasosas Alveolares/Teciduais 
 Transporte de Oxigênio e Gás Carbônico no sangue 
 Trocas Gasosas 
-Como ocorre a troca de O2 e CO2 entre os alvéolos e os capilares alveolares. 
 Trocas Gasosas 
-O sentido (direção) da difusão é determinada pela distribuição das moléculas 
gasosas, de maneira que os gases difundem-se da região de maior concentração 
para de menor concentração. 
 
-Como as moléculas gasosas apresentam movimentação aleatória, podendo chocar-
se umas contra as outras e contra a parede do recipiente, gerando pressão, 
dizemos que os gases difundem-se de regiões de maior pressão para as de menor 
pressão. 
 
-A pressão parcial de uma gás é a pressão que este gás exerce se fosse o único gás a 
ocupar determinado volume. 
 
-O ar que participa das trocas gasosas nos pulmões é ar alveolar, mistura de ar 
atmosférico inspirado acrescido quantidade maior de vapor de água. 
 
 
 
 Pressão parcial dos gases 
Pgás = % gás x Ptotal 
PO2 = 0,21 x 760 mmHg (Patm) = 159 mmHg 
PCO2= 0,04 x 760 = 0,3 mmHg 
 
PO2= 40 mmHg PCO2= 46 mmHg 
Capilar (arterial com sangue venoso) 
Sangue arterial 
pulmonar após trocas 
Ar alveolar 
PO2= 104 mmHg PCO2= 40 mmHg 
PO2= 104 mmHg PCO2= 40 mmHg 
Capilar (venoso com sangue arterial ) 
Sangue venoso 
(artéria pulmonar) 
 Trocas Gasosas 
 Alveolares/Sangue 
 
DIFUSÃO SIMPLES 
Movimento das moléculas da área onde o gás exerce maior 
pressão parcial para a área na qual ele exerce baixa pressão. 
LEI DE FICK 
P2 
P1 
Vgás = (P1-P2) x Coef. Difusão x Área 
 espessura da membrana 
 
A quantidade de gás difundido por 
unidade tempo (Vgás) é: 
 
-diretamente proporcional ao coeficiente 
de difusão do gás. 
-diretamente proporcional a diferença de 
pressão parcial do gás (P1-P2 ou Pgás). 
-diretamente proporcional a área da 
membrana 
Pgás O2: 104 mmHg - 40 mmHg = 64 mmHg 
Pgás CO2: 47 mmHg - 40 mmHg = 7 mmHg 
Vgás = (P1-P2) x Coef. Difusão x Área 
 espessura da membrana 
 
 - 70 a 100 m2 de contato do 
organismo com o meio externo 
Vgás = (P1-P2) x Coef. Difusão x Área 
 espessura da membrana 
 
Lei de Henry 
Solubilidade do gás 
 Trocas Gasosas 
- Trocas gasosas alveolares ocorrem em 0,25 segundos em situação normal 
 Trocas Gasosas 
-Como O2 e CO2 são transportados no sangue. 
O2 está no sangue sob a forma: (cada litro de sangue contém aprox. 200 mL O2) 
1,5% dissolvido no plasma e no fluido eritrocitário (~ 3mL) 
95 a 99% combinado com a hemoglobina (~197 mL) 
Desoxi-hemoglobina 
Hemoglobina 
-Proteína globular, formada por 4 subunidades, 
-Cada subunidade contém um radical heme (porfirina fixadora de Fe+2) 
Oxi-hemoglobina 
Transporte de oxigênio ligado à Hemoglobina 
-Permite  conteúdo de O2 em uma mesma PO2 
-Para a hemoglobina atuar no transporte de O2, é crítica a ligação de O2 de maneira reversível. 
Isto é, forte o suficiente para captar grandes quantidades de O2 nos pulmões, mas não tão forte 
que não consiga depois liberar o O2 para os tecidos. 
-Uma alta PO2 facilita a ligação de O2 à hemoglobina, 
enquanto uma baixa PO2 facilita a liberação de O2 da 
hemoglobina. 
 
 Hb + O2 Hb . O2 
 
 
 
Quando a hemoglobina está 100% saturada, 1 grama de 
hemoglobina transporta 1,34 mL O2. A concentração normal 
da hemoglobina no sangue é de ~150 g/L, assim a 
capacidade de transporte de O2 pela hemoglobina no 
sangue é de ~200 mL O2 / L de sangue. 
 
 
 
 Trocas Gasosas 
-Como O2 e CO2 são transportados no sangue. 
CO2 está no sangue sob a forma: (cada litro de sangue contém aprox. 490 mL CO2) 
5-6% dissolvido (~ 27 mL) 
5-8% combinado com a hemoglobina (~24 mL) – carbamino-hemoglobia 
(Hb + CO2 HbCO2) 
86-90% estão dissolvidos no sangue na forma de íons bicarbonato (HCO3
-) (~ 439 mL) 
anidrase carbônica (CA) catalisa a reação reversível que converte CO2 e água em ácido carbônico (H2CO3) 
-EFEITO HALDANE: a uma dada PCO2, o conteúdo de CO2 no sangue diminui quando a PO2 aumenta. 
 
-EFEITO BOHR: efeito do pH sobre a afinidade da hemoglobina por O2 . 
 
 
SISTEMA RESPIRATÓRIO 
BF583 
 Controle Neural da Ventilação Pulmonar 
 
 Controle Ventilatório 
 Centros Respiratórios 
 Quimiorreceptores 
 Controle Neural da Ventilação Pulmonar 
 Controle Ventilatório 
A ventilação alveolar é controlada de forma precisa por mecanismos neurais e químicos, 
que ajustam a freq. respiratória e a amplitude dos movimentos respiratórios de forma a 
determinar valores adequados dos gases respiratórios (PO2 e PCO2). 
O sistema de controle da respiração está envolvido em diferentes funções além daquelas 
especificamente relacionadas às trocas gasosas (exemplo: fonação, tosse, espirro, sopro). 
CONTROLE VOLUNTÁRIO: regiões cerebrais corticais 
 
CONTROLE INVOLUNTÁRIO: bulbo e ponte 
Ritmo respiratório basal 
Retroalimentação 
(química, mecânica) 
Controle integrado 
 Controle Neural da Ventilação Pulmonar 
 Controle Ventilatório 
A oferta constante de O2 às diferentes células do organismo e a remoção do CO2 produzido 
pelo metabolismo celular dependem de uma adequada ventilação. 
 
Mudanças na ventilação alveolar alteram as pressões parciais de O2 e CO2 arteriais 
 
VP 
VA 
. 
. 
VEM 
. 
•PCO2 e  PO2 arteriais 
•PO2 e  PCO2 arteriais 
Hipoventilação 
Hiperventilação 
Respiração basal: papel do diafragma 
 Inervação pelo nervo frênico (C3 a C5) 
 Não possuem atividade espontânea 
 Dependem do controle dos centros respiratórios supra-espinais 
 
Geração do ritmo respiratório basal 
 Padrão de descarga de neurônios do SNC controlam os músculos 
inspiratórios para gerar periodicamente expansão e retração do 
sistema respiratório. 
 A influência direta (monossináptica) de estruturas localizadas 
acima da medula espinhal sobre os motoneurônios do nervo 
frênico é que mantém a sua descarga rítmica, produzindo a 
respiração automática. 
 Motoneurônios frênicos dependem de influências excitatórias e 
inibitórias provenientes de estruturas supra-espinhais localizadas 
na ponte e bulbo – CENTROS RESPIRATÓRIOS 
CENTRO RESPIRATÓRIO 
grupos de neurônios respiratórios 
Na ponte e no bulbo 
 Os centros respiratórios da ponte e do bulbo interagem 
informações provenientes da outras regiões cerebrais, 
como córtex cerebral (atividade voluntária de 
respiração), interagem informação relacionadas à 
concentração arterial de O2/CO2/H
+(quimiorreceptores 
periféricos; quimiorreceptores centrais). 
 
Grupos respiratórios bulbo/ponte e a respiração espontânea 
Bulbo: 
 Grupo Respiratório Dorsal (GRD) 
 Grupo Respiratório Ventral caudal e rostral (GRVc e GRVr) 
 Neurônios pré-Botzinger 
 
 Ponte: 
 Grupo Respiratório Pontino (GRP) 
 denominado anteriormente centro pneumotáxico 
-GRD: neurônios inspiratórios  ativam nervo frênico e outros inspiratórios. 
 padrões mais complexos de disparo, possivelmente dependente do grau de 
 distensão dos pulmões (reflexo de Breuer-Hering). 
-GRVr: neurônios inspiratórios  ativam nervo frênico 
Exibem um aumento da atividade em rampa durante a inspiração: a frequência 
de disparos é baixa no início da inspiração, mas aumenta gradualmente até 
atingir o máximo no pico da inspiração. 
-GRVc: ativam músculos expiratórios (intercostais e abdominais) 
Grupos respiratórios bulbares 
-As teorias sugerem que os neurônios inspiratórios do Grupo Respiratório Ventral 
rostral (GRVr) e do Grupo RespiratórioDorsal (GRD), controlam os neurônios 
motores da região cervical da medula espinhal, que, por sua vez controlam os 
músculos inspiratórios. 
(estimulam os neurônios motores dos nervos frênico e intercostal externo) 
 
-Grupo Respiratório Ventral caudal (GRVc) estimula os neurônios motores que 
inervam músculos expiratórios durante a expiração ativa. 
Porém, o papel de outros neurônios expiratórios não é tão bem compreendido, mas 
uma de suas funções pode ser suprimir a atividade dos neurônios inspiratórios 
durante a expiração. 
Geração do ritmo 
 respiratório basal: 
Centros bulbares 
NEURÔNIOS 
INSPIRATÓRIOS 
NEURÔNIOS 
EXPIRATÓRIOS 
NERVO 
FRÊNICO 
GRD e GRVr 
GRVc 
Grupo respiratório dorsal (GRD)/Grupo respiratório ventral caudal e rostral (GRVc e GRVr) 
 
Geração do ritmo respiratório basal 
 
Gerador central de padrão: neurônios que geram um padrão regular de atividade. 
Acredita-se que se localize no complexo pré-Botzinger, mecanismo de ação desconhecido. 
 -possuem atividade de marca passa? 
Grupos respiratórios bulbares e pontinos 
 
Bulbares: ritmo respiratório basal 
Pontinos: modulam os bulbares (pode facilitar a transição entre inspiração e expiração) 
Centro Apnêustico 
 
 
 
 
 Controle Neural da Ventilação Pulmonar 
 Quimiorreceptores Centrais 
Localizados em regiões específicas do bulbo, em contato íntimo com o líquido 
cerebroespinhal, líquor (céfalo-raquidiano). 
 Sensíveis primariamente a 
  PCO2 pH 
 
 Controle Neural da Ventilação Pulmonar 
 Quimiorreceptores Periféricos 
Localizados em regiões específicas na bifurcação da carótida e arco aórtico, contato direto 
com o sangue arterial. 
 
Sensíveis primariamente a 
 PO2 ou ao  PCO2 pH