Difusão de Gases nos Pulmões

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Fisiologia I – capítulo 39 (guilherme ferreira morgado)
	Depois da ventilação a próxima etapa é a difusão do oxigênio dos alvéolos para o sangue e difusão do dióxido de carbono do sangue para os alvéolos. A pressão de um gás nas vias respiratórias é proporcional à soma da força de impacto de todas as moléculas daquele gás que atinge a superfície em um determinando instante, por isso a pressão é diretamente proporcional à concentração das moléculas do gás. 
	Os gases dissolvidos na água ou em tecidos corporais também exercem pressão, sendo que essa pressão não depende somente da concentração, mas também do coeficiente de solubilidade. Quando as moléculas são dissolvidas diminui a pressão parcial dentro da solução, já quando não são a pressão aumenta. 
	Quando o ar não-umidificado é respirado para as vias aéreas, a água imediatamente evapora-se da superfície dessas vias e umidifica o ar. A pressão parcial que as moléculas de água exercem para escapar através da superfície é chamada de pressão de vapor da água. 
	Quando a pressão parcial de um gás é maior em uma área que em outra, haverá difusão da área de alta para a de baixa pressão. Além da diferença de pressão, diversos outros fatores afetam a taxa de difusão gasosa em um líquido, como a solubilidade do gás, a área de corte transversal do líquido, a distância pela qual o gás precisa se difundir, o peso molecular do gás e a temperatura do líquido. Como a temperatura no corpo permanece constante, então, não precisa ser considerada. Quanto maior a solubilidade, maior o número de moléculas disponíveis para difundir-se. Quanto maior a área, maior o número total de moléculas que se difundem. Já quanto maior a distância, mais tempo vai levar para as moléculas se difundirem. Então, a característica do gás determina o peso molecular e a solubilidade, esses fatores formam o coeficiente de difusão do gás. 
	O ar alveolar não tem a mesma composição do ar atmosférico. Em primeiro lugar, o ar alveolar é substituído parcialmente a cada respiração, em segundo lugar, o oxigênio é constantemente absorvido pelos alvéolos e o dióxido de carbono é constantemente expelido para o ar alveolar. Além disso, o ar, ao passar pela vias de condução, é umidificado, uma vez que é exposto a líquidos que cobrem as vias respiratórias. 
	O volume de ar alveolar substituído por ar atmosférico novo a cada respiração é apenas um sétimo do total, assim é necessário uma série de incursões respiratórias para renovar todo ar. Isso é importante para evitar mudanças repentinas nas concentrações de gases no sangue, o que torna o mecanismo de controle respiratório mais estável. 
	A concentração de oxigênio nos alvéolos, e também sua pressão parcial, são controladas pela taxa de absorção de oxigênio pelo sangue e pela taxa de entrada de novo oxigênio nos pulmões. Já a pCO2 é proporcional à taxa de excreção de CO2 e cai na proporção inversa da ventilação pulmonar. Logo, as pressões parciais dependem da taxa de absorção ou excreção e da ventilação pulmonar. 
	O ar expirado é uma combinação de ar do espaço morto e ar alveolar. Então, a primeira porção desse ar é bem umidificado, depois progressivamente mais e mais ar alveolar mistura-se com o do espaço morto, até que somente resta o ar alveolar no final da expiração. 
	 A unidade respiratória é composta pelo bronquíolo respiratório, ductos alveolares, átrios e alvéolos. As paredes alveolares são muito finas e entre os alvéolos há uma rede de capilares interconectados. As membranas pelas quais o ar precisa passar são chamadas de membranas respiratórias ou pulmonares. Essa membrana é formada por uma camada de líquido revestindo o alvéolo contendo surfactante, epitélio alveolar, membrana basal desse epitélio, espaço intersticial entre o epitélio alveolar e a membrana do capilar, a membrana basal do capilar, que pode se unir com a membrana basal do epitélio alveolar, e a membrana endotelial do capilar. 
	Os fatores que determinam a rapidez com que um gás atravessa a membrana são: a espessura dessa membrana, a área superficial dela, o coeficiente de difusão do gás na substância que compõe a membrana e a diferença de pressão. 
	A espessura da membrana pode aumentar no caso de um edema ou fibrose, sendo que se a espessura aumentar mais de três vezes a troca gasosa sofre significativamente. 
	A área superficial pode ser alterada por diversos fatores. Como na retirada de um pulmão ou no enfisema, em que muitos alvéolos coalescem com a dissolução de muitas paredes alveolares, então, formam-se novas câmaras alveolares maiores, mas com a área menor. Sendo que quando essa área reduz a um terço a troca gasosa fica bem comprometida.
	 O coeficiente de difusão do gás depende de sua solubilidade na membrana. Sendo que o CO2 difunde-se 20 vezes mais rápido que o oxigênio, e este, por sua vez, cerca de duas vezes mais rápido que o nitrogênio. 
	A capacidade da membrana respiratória de trocar um gás entre o alvéolo e sangue é quantificada pela capacidade de difusão da membrana respiratória, que é definida como o volume de um gás que se difundirá através da membrana a cada minuto para uma diferença de pressão parcial de 1mmHg. 
	Durante um exercício vigoroso, que provoca um aumento do fluxo sanguíneo pulmonar e da ventilação alveolar, a capacidade de difusão do oxigênio triplica. Isso ocorre pela abertura de capilares ou dilatação extra dos capilares já abertos, aumentando a área superficial do sangue e uma equiparação melhor entre a ventilação dos alvéolos e a perfusão dos capilares alveolares, que é denominada razão ventilação–perfusão. 
	Mesmo normalmente, até certo ponto, e especialmente em algumas doenças, algumas áreas do pulmão são bem ventiladas, mas não têm quase nenhum fluxo sanguíneo, enquanto outras contam com um excelente fluxo sanguíneo, mas pouca ventilação. Esses dois fatores são relacionados à razão ventilação-perfusão. 
	Quando não há ventilação alveolar, o ar dentro dos alvéolos entra em equilíbrio com os gases do sangue, sendo que esse é um sangue venoso. Já se não houver fluxo sanguíneo, o oxigênio não irá ser transportado para fora, assim como não vai chegar CO2. Então, o ar alveolar não entrará em equilíbrio com o sangue venoso e sim com o ar atmosférico. Quando o fluxo e a ventilação estão presentes a troca dos gases ocorre normalmente. 
	Quando a ventilação está inadequada para prover oxigênio necessário para oxigenar completamente o sangue que flui através dos capilares, parte desse sangue permanece venoso e é chamado de sangue desviado. Esse sangue desviado por minuto é chamado de desvio fisiológico.
	Quando a ventilação dos alvéolos é grande, mas o fluxo sanguíneo é baixo, diz-se que a ventilação desses alvéolos é desperdiçada. Sendo que a ventilação das áreas do espaço morto anatômico também é desperdiçada, unindo esses dois desperdícios tem-se o espaço morto fisiológico. 
	Em uma pessoa normal na posição ereta, tanto o fluxo sanguíneo quanto a ventilação alveolar são menores na parte superior do pulmão do que na parte inferior; entretanto, na parte superior, o fluxo sanguíneo é bem menor que a ventilação, logo, a relação ventilação-perfusão é maior do que a normal, caracterizando o espaço morto fisiológico. Entretanto, durante o exercício o fluxo sanguíneo aumenta, o que diminui esse espaço morto. Já na parte inferior, há um pouco menos de ventilação em relação ao fluxo sanguíneo, o que representa um desvio fisiológico.