Sistema Respiratório - Fisiologia - PBL

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MÓDULO IV – TUTORIA 02
Descrever a anatomia do sistema respiratório:
 O sistema respiratório pode ser dividido em vias aéreas superiores (nariz, cavidade nasal, faringe e laringe) e em vias aéreas inferiores (traqueia, brônquios, bronquíolos, alvéolos e pulmão). A principal função das vias aéreas é condicionar e conduzir o ar inspirado, de modo que no momento em que ele alcance a traqueia já esteja na temperatura corporal e completamente umidificado para chegar até os alvéolos.
 O caminho percorrido pelo ar inspirado inicia-se no nariz, que possui pelos para reter as maiores partículas. É revestido também por células secretoras de imunoglobulinas que são a primeira linha de defesa imunológica. A cavidade nasal por onde o ar entra no sistema respiratório possui as fossas nasais, as quais possuem mucosas bastante irrigadas por capilares sanguíneos que são os principais responsáveis pelo aquecimento e umidificação do ar. É composta de células ciliadas e produtoras de muco.
 O ar segue pela faringe, onde alcança a válvula epiglote que ao estar aberta é responsável por direcionar o ar para a laringe.
 A laringe é um tubo cartilaginoso de forma irregular que conecta a faringe com a traqueia. Situa-se na parte superior do pescoço. Na laringe encontramos as cordas vocais, que são pregas horizontais na parede da laringe. Entre as cordas vocais há uma abertura chamada glote e é por ela que o ar entra na laringe, provocando uma vibração nas cordas vocais e produzindo som.
A traqueia é um tubo e suas paredes são reforçadas por uma série de anéis de cartilagem que impedem que as paredes se colapsem. O ar vai para a traqueia, que se ramifica em dois brônquios principais na região do arco da aorta; os brônquios que entram no pulmão na região do hilo, se ramificam novamente em brônquios lobares (secundários) que por sua vez se dividem em brônquios segmentares (terciários) tornando-se cada vez menos calibrosos até chegarem nos alvéolos. O epitélio é formado por células pseudoestratificadas ciliadas e células secretoras. Estes cílios servem para remover as partículas e microrganismos que entram com o ar inalado. O muco produzido pelas células secretoras serve como uma barreira também.
Os brônquios penetram no pulmão através do hilo. Esses brônquios ramificam-se várias vezes, originando os bronquíolos, que penetram no lóbulo pulmonar e ramificam-se, formando os bronquíolos terminais, que originam os bronquíolos respiratórios, que terminam nos alvéolos pulmonares.
Os pulmões possuem consistência esponjosa, que está relacionada com a quantidade de sacos alveolares. O formato do pulmão lembra um cone e é revestido por uma membrana dupla serosa chamada pleura. Os dois pulmões são separados pelo mediastino, local onde está o coração, o esôfago, timo, artérias, veias e parte da traqueia.
O diafragma é um músculo situado abaixo do pulmão, e é onde ele se apoia. Separa o tórax do abdome e está relacionado com os movimentos da respiração.
Do nariz aos alvéolos, o epitélio se torna cada vez mais delgado e essa cartilagem vai sendo substituída por musculatura lisa que, posteriormente, dará lugar a apenas um epitélio simples e delgado nos alvéolos. Todas essas mudanças têm como objetivo facilitar as trocas gasosas através da difusão alvéolo-capilar (hematose).
Descrever a histologia alveolar:
Cada bronquíolo respiratório ramifica-se em dois a dez ductos alveolares. Eles são condutos constituídos por alvéolos, portanto, de epitélio simples pavimentoso, circundados por fibras reticulares e elásticas e por células musculares lisas. O músculo liso termina nos ductos alveolares. Cada ducto alveolar desemboca em dois ou três sacos alveolares, também de alvéolos.
O alvéolo é um espaço delimitado por epitélio simples pavimentoso, formado pelos pneumócitos do tipo I e do tipo II. Os pneumócitos do tipo I são células pavimentosas, cuja pequena espessura facilita a difusão do O2 para o sangue. Estão unidas por junções de oclusão, o que evita a passagem de fluido extracelular para a luz do alvéolo. Os pneumócitos do tipo II são células cúbicas, com núcleo esférico e citoplasma vacuolizado ao microscópio de luz, devido à presença de corpos lamelares com o surfactante pulmonar, um complexo lipoproteico (fosfolipídios, glicosaminoglicanos e proteínas), que é exocitado da célula e recobre a superfície dos alvéolos, diminuindo a tensão superficial, o que facilita a expansão na inspiração e evita o seu colabamento na expiração.
Os pneumócitos do tipo II são capazes de se dividir e de se diferenciar em pneumócitos do tipo I, o que é importante para recuperar o parênquima pulmonar em caso de dano.
A região formada pelos pneumócitos de dois alvéolos adjacentes com o delgado tecido conjuntivo interposto é o septo interalveolar. No tecido conjuntivo, são encontrados fibroblastos, macrófagos, mastócitos, fibras reticulares e elásticas, substância fundamental e capilares. As fibras reticulares dão sustentação ao parênquima pulmonar, e as fibras elásticas permitem a expansão dos pulmões durante a inspiração e, com a sua retração, ajudam a expelir o ar dos alvéolos.
As trocas gasosas ocorrem nos locais onde o septo interalveolar é bastante estreito (menos de 2µm de largura), restrito aos pneumócitos do tipo I e o capilar, os quais estão tão próximos que as suas lâminas basais se fundem. O O2 presente no alvéolo difunde-se para o sangue, atravessando o pneumócito do tipo I e a sua lâmina basal e a lâmina basal e o endotélio do capilar (barreira hematoaérea). No sangue, o O2 liga-se à hemoglobina do eritrócito. O CO2 presente no sangue pode ser eliminado do organismo fazendo o caminho inverso, e do alvéolo será levado ao exterior pelas vias respiratórias.7
Frequentemente os alvéolos comunicam-se por meio de orifícios na parede alveolar: os poros alveolares. Eles devem equilibrar as diferenças de pressão.
Os macrófagos alveolares migram entre os pneumócitos tipo I e entram na luz do alvéolo, onde fagocitam material particulado, bactérias e o surfactante em excesso e secretam enzimas, como lisozima, colagenase, elastase e hidrolases ácidas. Depois da fagocitose, os macrófagos aderem ao muco e são empurrados pelos cílios para a faringe e são eliminados pela deglutição ou expectoração; entram nos bronquíolos respiratórios e terminais, onde passam para os vasos linfáticos e então para os linfonodos, ou podem ainda retornar ao tecido conjuntivo do septo interalveolar e permanecer por toda a vida no indivíduo. 
Discutir o funcionamento do mecanismo respiratório:
- Movimentos respiratórios:
Os movimentos respiratórios incluem a inspiração, ou seja, a entrada de ar do exterior para os pulmões, e a expiração, ou seja, a saída de ar destes para o exterior. Ambos os movimentos são provocados pela ação coordenada de uma série de músculos respiratórios que se contraem e relaxam de forma sincronizada, proporcionando a sucessiva expansão e retração da cavidade torácica e, consequentemente, dos pulmões, cujo tecido é caracterizado pela sua grande elasticidade.
- A inspiração: 
Os principais músculos inspiratórios são o diafragma e os intercostais externos, que ao contraírem-se tendem a dilatar-se nos dois sentidos da cavidade torácica. O diafragma, o amplo e potente músculo de forma arcada que separa a cavidade torácica da abdominal, é o músculo inspiratório mais importante: quando se contrai, fica plano e exerce tração para baixo, o que proporciona a expansão de toda a cavidade torácica. Os intercostais externos, situados entre as costelas, atuam de forma paralela, pois elevam as costelas exteriores, ao exercerem tração sobre o esterno para a frente, aumentando a profundidade do tórax.
Existem outros músculos do tórax que também intervêm na inspiração, ainda que de forma secundária, nomeadamente nas inspirações profundas ou quando existe algum obstáculo ou dificuldade a entrada de ar. Os mais importantes são os peitorais, que revestem a parede anterior do tórax, e os esternocleidomastoideus, que se encontrampor cima das clavículas e nas zonas laterais do pescoço.
A contração dos músculos inspiratórios provoca a dilatação de toda a cavidade torácica e da pleura parietal, a membrana externa fixada à estrutura torácica que reveste os pulmões. Ao mesmo tempo, a expansão da pleura parietal provoca o aumento da pressão negativa que existe, normalmente, no espaço que separa a mesma da pleura visceral, a camada interna da pleura que reveste o exterior dos pulmões. Neste espaço pleural, gera-se uma considerável pressão negativa que provoca um efeito de "vácuo", graças ao qual a pleura visceral é igualmente impulsionada para fora. Por fim, como o tecido pulmonar é elástico, a expansão da pleura visceral proporciona o mesmo fenómeno com o próprio pulmão, pois gera-se uma pressão negativa no interior dos alvéolos que provoca a penetração do ar nestes e a sua consequente dilatação.
- A expiração:
O tecido pulmonar é elástico, ou seja, após submetido a uma pressão que modifica o seu volume, tende a recuperar as suas anteriores dimensões de forma espontânea. De facto, a expiração produz-se basicamente de forma passiva, pois quando os músculos inspiratórios relaxam e deixam de exercer força sobre a cavidade torácica, os pulmões tendem a voltar ao seu volume normal, expulsando o ar para o exterior. Todavia, quando os movimentos respiratórios são profundos ou difíceis - como acontece, por exemplo, na atividade física - entram em ação os músculos expiratórios, cuja contração provoca uma retração da cavidade torácica. Os músculos expiratórios mais importantes são os intercostais internos, que ao contraírem-se têm a tendência para aproximar as costelas, e os que revestem a parede anterior do abdómen, já que a sua contração impulsiona o diafragma para baixo, ou seja, para a cavidade torácica.
- Capacidade pulmonar:
Durante os movimentos respiratórios produz-se a entrada e saída de um determinado volume de ar até e desde os pulmões, cuja magnitude pode ser medida através de um exame denominado espirometria, no qual o indivíduo deve inspirar e expirar através de um tubo ligado a um aparelho que regista (por exemplo, sob a forma de curvas) os volumes de ar que entram nos pulmões e saem dos mesmos na respiração normal, numa inspiração profunda, numa expiração forçada, etc., obtendo-se assim vários dados.
Em condições normais, num indivíduo adulto em repouso, a cada movimento inspiratório entram nas vias respiratórias cerca de 500 ml de ar, o denominado volume corrente. Desta quantidade, cerca de 150 ml não chegam aos pulmões, pois apenas alcançam os brônquios, no designado espaço morto anatómico. Em situações de esforço, durante uma inspiração profunda, pode-se chegar a aspirar adicionalmente um máximo de 3L de ar, o que corresponde ao volume de reserva inspiratória. A soma de ambos os valores - do volume corrente e do volume de reserva inspiratória perfazendo no máximo 3,5 l, constitui a capacidade inspiratória.
Ao longo das expirações realizadas em repouso sai uma quantidade de ar correspondente ao volume corrente. No entanto, numa expiração forçada, os pulmões podem expulsar uma quantidade de ar adicional de cerca de 1 l, o que se conhece como volume de reserva expiratória. A quantidade máxima de ar que pode ser colocada em movimento, ou capacidade vital, corresponde à soma da capacidade inspiratória e do volume de reserva expiratória, o que equivale a um máximo de 4,5 l. Após uma expiração forçada, existe sempre uma determinada quantidade de ar que permanece nos alvéolos, que nunca chegam a esvaziar-se completamente em condições normais, ou seja, a capacidade residual funcional, num máximo de 1,2 l.
Por fim, a capacidade pulmonar total, que equivale ao máximo de ar que se pode conter nos pulmões após uma inspiração forçada, é de cerca de 4,2L nas mulheres e de 6 1 nos homens.
Analisar o controle nervoso (bulbo) sobre a respiração:
Quimiorreceptores centrais: 
- Neurônios localizados entre a ponte e o bulbo próximo ao assoalho do 4º ventrículo;
- Recebe informações a respeito da concentração iônica de H+;
Área pneumotáxica:
- Região localizada na parte superior do bulbo;
- Área inibitória;
- Controla o movimento da inspiração;
- A ativação da área pneumotáxica aumenta a frequência respiratória;
- Evita que os pulmões fiquem completamente cheio de ar;
- Protege os pulmões contra possíveis lesões mecânicas.
Área apnêustica:
- Localiza inferior à área pneumotáxica, no bulbo;
- Estimula a respiração profunda e longa duração;
- Envia impulsos excitatórios para área inspiratória (grupo resp dorsal);
- Envia impulsos inibitórios para área expiratória (grupo resp ventral). 
Grupo respiratório ventral do bulbo:
- Responsável pela expiração.
Grupo respiratório dorsal do bulbo:
- Responsável pela inspiração.
Os quimiorreceptores recebem ação indireta de H+ por meio do CO2:
Isso acontece porque o hidrogênio é ion impermeável à barreira hematoencefálico. Essa barreira é protetora que impede a entrada de várias substancias que podem ser tóxicas ao sistema nervoso central. 
Por outro lado, o dióxido de carbono é um gás que atravessa a barreira.
Assim, por meio da entrada do dióxido de carbono no 4º ventrículo, existirá a formação do íon hidrogênio por meio da anidrase carbônica.
No 4º ventrículo, H2O + CO2 na presença da anidrase carbônica vai formar o ácido carbônico (H2CO3). Este ácido, ele é muito instável. Logo após sua formação, ele vai ser dissociado em suas espécies iônicas, liberando íons H+ e íons HCO3-.
A liberação do ions hidrogênio é o que vai estimular os quimiorreceptores centrais. 
MODULAÇÃO DO CENTRO RESPIRATÓRIO
Hipercapnia (aumento na concentração de CO2):
Diminuição do pH;
Estimula os receptores do bulbo;
Excitam os músculos respiratórios;
Aumenta a frequência respiratória;
Aumento do pH e diminuição da PCO2.
Hipocapnia (diminuição na concentração de CO2):
Aumento do pH;
Inibição dos receptores do bulbo;
Diminuição da excitação dos músculos respiratórios;
Diminuição na frequência respiratória;
Diminuição do pH e aumento da PCO2.
- Anidrase carbônica é uma enzima que tem um papel importante no transporte do CO₂ e no controle do pH do sangue. 
- As modificações da concentração de oxigênio quase não tem efeito direto sobre o centro respiratório, a ponto de alterar o controle respiratório. Embora, tenha efeitos indiretos, atuando por meio dos quimiorreceptores periféricos.
- Quando a concentração de oxigênio no sangue arterial baixa até menos que o normal, os quimiorreceptores são intensamente estimulados.
Discutir acerca da hematose e transporte da periferia-centro:
Hematose: troca de gases que ocorre dentro dos pulmões. É por meio de difusão simples devido a diferença de pressão parcial dos gases envolvidos.
Ar ambiente (nível do mar):
- Nitrogênio: 78%
- Oxigênio: 21%
- Outros: 1%
Ar ambiente (alta altitude): O nível de oxigênio vai caindo.
- Pressão atmosférica muito baixa.
- Pressão parcial do O2 muito baixa.
Respiração normal:
- Volume corrente: 500ml Espaço morto: 150 ml / Alvéolos: 350 ml
- Volume residual normal: 2300 ml / forçada: 1200ml
DIFUSÃO DOS GASES:
Os gases apresentam movimento líquido por difusão simples em resposta aos gradientes de pressão. 
A difusão líquida ocorre a partir de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão.
A difusão ocorre porque o O2 é consumido pelos tecidos, o que baixa a PO 2 , e o CO2 produzido aumenta a PCO2. 
À medida que o ar fresco entra nos pulmões surge um gradiente para prover o sangue de O2 e remover o CO2 acumulado. 
A difusão ocorre através da MEMBRANA RESPIRATÓRIA composta de: epitélio alveolar, membrana basal do epitélio alveolar, espaço intersticial, membrana basal do endotélio capilar e endotélio capilar. Esta configuração provavelmente representa a distância mínima entre o gás e o sangue, e a separação pulmonar certamente pode se tornar maior dependendo da interposição das células e da quantidade de espaço intersticial. 
O processo respiratórioconverte o sangue com baixo teor de oxigênio em um sangue em alto teor de oxigênio. Após o sangue sair pelo ventrículo direito do coração, ele é conduzido aos pulmões por meio das artérias pulmonares, esse sangue na extremidade arterial, apresenta um baixa PO2 (cerca de 40 mmHg) e uma alta PCO2 (cerca de 45 mmHg). Isso, quando comparados com a pressão parcial de oxigênio e dióxido de carbono do alvéolo pulmonar. Sendo que a pressão parcial de oxigênio dentro do alvéolo pulmonar é cerca de 104 mmHg e de dióxido de carbono é cerca de 40 mmHg. Essas diferenças de pressão é o que permitem a difusão. Assim, a medida que o sangue percorre os capilares, o dióxido de carbono é lançado para o interior do alvéolo pulmonar, enquanto o oxigênio é lançado no interior dos capilares. Ao percorrer os capilares alveolares o sangue gradualmente aumenta o teor de oxigênio e também diminui o teor de dióxido de carbono. Nas extremidades venosa dos capilares alveolares, as pressões são de aproximadamente 104 mmHg de oxigênio e 40 mmHg de dióxido de carbono. 
TRANSPORTE DE GASES RESPIRATÓRIOS
- Hemoglobina: A hemoglobina é uma proteína constituída por quatro cadeias polipeptídicas associadas a um grupamento químico denominado grupo heme, que contém ferro. Uma molécula de hemoglobina (Hb) é capaz de se combinar com quatro moléculas de gás oxigênio, formando a oxiemoglobina. A hemoglobina está presente no sangue de todos os vertebrados, alojada no interior das hemácias. Outra função da hemoglobina é carregar o dióxido de carbono destas mesmas estruturas de volta para os pulmões. Essas propriedades da hemoglobina garantem que as células tenham energia para suas funções básicas. Se o sangue humano não tivesse hemoglobina ele seria capaz de transportar apenas 2% do gás oxigênio de que o corpo necessita.
- Transporte de O2: é através da hemoglobina presente no interior das hemácias. Uma molécula de hemoglobina (Hb) é capaz de combinar com quatro moléculas de gás oxigênio formando a oxiemoglobina.
- Transporte de CO2: é diferente do transporte do O2, pois apenas, aproximadamente 25% são transportados associados com a hemoglobina. A maior parte do gás carbônico, cerca de 70% são transportados na forma de íon bicarbonato.
Estado dissolvido: Pequena parte é transportada, no estado dissolvido, para os pulmões. Apenas cerca de 0,3 mililitro é transportado na forma dissolvida por cada 100 ml de fluxo sanguíneo, correspondendo a 7% de todo CO2 normalmente transportado.
Forma de íon bicardonato: o CO2 reage com o H2O nas hemácias e forma o ácido carbônico, essa reação é catalisada pela anidrase carbônica. O ácido se dissocia em íons de hidrogênio e íons de bicarbonato. Grande parte dos íons de hidrogênio então se combina com a hemoglobina nas hemácias, pois a proteína da hemoglobina é poderoso tampão acidobásico. Por sua vez, grande parte dos íons bicarbonato se difunde das hemácias para o plasma enquanto íons cloreto se difundem para as hemácias (possibilitado pela proteína carreadora de bicarbonato-cloreto). É responsável por cerca de 70% do dióxido transportado e o mais importante meio.
Carbaminoemoglobina: o CO2 reage diretamente com radicais amina da molécula de hemoglobina, formando o composto cabaminoemoglobina (CO2Hgb). É uma reação reversível que ocorre com elo fraco, de modo que o CO2 é facilmente liberado para os alvéolos.
- Efeito Haldane: a ligação de oxigênio com a hemoglobina tende a deslocar o dióxido de carbono do sangue. Resulta do simples fato de que a combinação do oxigênio com a hemoglobina, nos pulmões, faz com que a hemoglobina passe a atuar como ácido mais forte, o que desloca o dióxido de carbono do sangue e para os alvéolos de duas maneiras:
1) quanto mais acida a Hb, menos ela tende a se combinar com o CO2, para formar carbaminoemoglobina, deslocando assim grande parte do dióxido presente na forma cabamino do sangue.
2) a maior acidez da Hb também faz com que ela libere muitos íons hidrogênio que se ligam aos íons bicarbonato para formar ácido carbônico. Por sua vez, o acido se dissocia em agua e CO2, e o dióxido é liberado do sangue para os alvéolos.
Hemoglobina + O2 = oxiemoglobina (instável)
Hemoglobina + CO2 = carboemoglobina (instável)
Hemoglobina + CO = carboxemoglonia (estável)
CIANETO: bloqueia a cadeia respiratória mitocondrial = Bloqueia a produção de ATP. Logo, morte instantânea.
	Interacções Hemoglobina / Ligante
	O Oxigénio liga-se a um grupo prostético heme
A capacidade da mioglobina ou da hemoglobina se ligar ao oxigénio depende de uma unidade não peptídica: um grupo heme .
Este grupo também dá à hemoglobina e à mioglobina a sua côr característica. Realmente muitas proteínas requerem unidades não peptídicas específicas. Tais unidades são chamadas de grupos prostéticos. Uma proteína sem o seu grupo prostético característico é denomidada apoproteína.
O grupo heme é constituído por uma parte orgânica e por um átomo de ferro. A parte orgânica, protoporfirina, é constituída por 4 anéis pirrólicos. Os quatro pirróis estão ligados por pontes de metano, para formar um anel tetrapirrólico.
O átomo de ferro no grupo heme liga-se aos 4 nitrogénios no centro do anel protoporfirínico. O ferro pode formar duas ligações adicionais, uma em cada lado do plano do grupo heme. Estes pontos de ligação são denominados de quinta e sexta posição de coordenação. O átomo de ferro pode estar no estado de oxidação ferroso (+2) ou no férrico (+3), e as formas correspondentes de hemoglobina são denominadas, respectivamente, ferro-hemoglobina e ferri-hemoglobina (também chamada meta-hemoglobina). Somente a ferro-hemoglobina, o estado de oxidação +2, pode ligar-se ao oxigénio. A mesma nomenclatura aplica-se à mioglobina.
Interacções alostéricas habilitam a hemoglobina a transportar O2, CO2 e H+ coordenadamente.
As subunidades α e β da hemoglobina têm o mesmo plano estrutural da hemoglobina. Contudo surgem novas propriedades de profunda importância biológica, quando diferentes subunidades se juntam para formar um tetrâmero.
A hemoglobina é uma molécula muito mais complexa e susceptível que a mioglobina.
A hemoglobina transporta H+ e CO2, para além do O2. As propriedades de ligação ao oxigénio da hemoglobina são reguladas por locais separados e não adjacentes. A hemoglobina é, portanto, uma proteína alostérica, ao contrário da mioglobina. Esta diferença é expressa de três maneiras: 
1. A ligação de O2 à hemoglobina promove a ligação de mais O2 à mesma molécula de hemoglobina. Por outras palavras, o O2 liga-se cooperativamente à hemoglobina, o que não acontece na mioglobina; 
2. A afinidade da hemoglobina para o oxigénio depende do pH e do CO2. Tanto o H+ como o CO2 promovem a libertação do O2 ligado. Reciprocamente o O2 promove a libertação de H+ e CO2; 
3. A afinidade entre o oxigénio e a hemoglobina é também regulado por fosfatos orgânicos, tais como o 2,3-bifosfoglicerato, o que resulta numa menor afinidade para o oxigénio da hemoglobina em relação à mioglobina.
 
O CO2 liga-se às aminas terminais da hemoglobina e a sua afinidade pelo oxigénio baixa
No metabolismo aeróbio por cada O2 consumido, cerca de 0,8, em proporção, de CO2 é produzido, . A maior parte do CO2  é transportado como bicarbonato, o qual é formado dentro das células vermelhas, pela acção da anídrase carbónica.
 CO2 + H2O   <―>   HCO3- + H+ 
 A maioria dos H+  gerados por esta reacção é captada pela desoxi-hemoglobina, como parte do efeito de Bohr. O restante CO2  é carregado pela hemoglobina na forma de carbamato, porque a forma não ionizada das aminas ą da hemoglobina pode reagir reversivelmente com CO2.
Os carbamatos ligados formam pontes salinas que estabilizam a forma T. Daí, a ligação do CO2 baixa a afinidade da hemoglobina pelo oxigénio.
Efeito de Bohr
 A mioglobina não mostra qualquer mudança na ligação do oxigénio e o CO2 produz um efeito pouco  apreciável. Na hemoglobina, contudo, a acidez aumenta a libertação de oxigénio. Fisiologicamente, baixando o pH há um deslocamento da curva de dissociaçãodo oxigénio para a direita, de tal maneira que a afinidade pelo oxigénio fica diminuída. Aumentando a concentração de CO2 (a pH constante), diminui também a afinidade pelo oxigénio. Em tecidos em rápida metabolização, tais como o músculo em contracção, muito CO2 e ácido são produzidos. A presença de maiores níveis de CO2 e H+ nos capilares de tal tecido metabolicamente activo promove a libertação de O2 da oxi-hemoglobina. Este importante mecanismo para enfrentar a maior necessidade de oxigénio nos tecidos metabolicamnte activos foi descoberto por Christian Bohr, em 1904.
O efeito recíproco, descoberto 10 anos mais tarde por J. S. Haldane ocorre nos capilares alveolares dos pulmões. A alta concentração de O2 promove a libertação do H+ e o CO2 da hemoglobina, assim como as altas concentrações de H+ e de CO2 nos tecidos activos libertam o O2. Este elos entre a ligação do O2, H+ e CO2 são conhecidos como o efeito de Bohr.
Figura 10 - Efeito do pH e da concentração de CO2 na afinidade da hemoglobina ao oxigénio
O abaixamento do pH de 7.4 (curva vermelha) para 7.2 (curva azul) resulta em libertação de O2 pela oxi-hemoglobina. O aumento da pressão parcial de CO2 de 0 para 40 torr (curva violeta), também promove a libertação de O2
 
A Oxi-hemoglobina, do tecido muscular, é uma reserva de oxigénio
A mioglobina do tecido muscular armazena oxigénio. Quando há falta de oxigénio (p. ex., no exercício intenso), o oxigénio armazenado é libertado e será utilizado, na mitocôndria do músculo, para a síntese de ATP. 
Explicar como funciona a curva de saturação da hemoglobina:
- Saturação da hemoglobina: entende-se como quantidade de oxigênio ligada às moléculas de hemoglobina. 
- A curva em formato de “S” é a curva sigmoide;
- Por que a curva é sigmoide e não uma reta?
É devido à interação cooperativa entre as subunidades (Hemoglobina e O2). Ou seja, uma subunidade influencia a outra. Como assim? O primeiro oxigênio demora bastante para se ligar na primeira hemoglobina.
Por exemplo, na pressão parcial de 20 mmHg, só tem 30% de saturação. Mas se aumentar para 26 mmHg a pressão parcial, aumenta para 50% de saturação. Isso é um exemplo da interação cooperativa, quanto mais ligo oxigênio mais fácil ficam para ligas os outros.
- No alvéolo: há grande quantidade oxigênio. Então a pressão parcial é o por volta de 100 mmHg. Logo, 97% das hemoglobinas de uma hemácia vão estar ligadas ao oxigênio. (isso ao nível do mar)
- Altitude elevada: Em um local mais alto comparado ao nível do mar, em que a pressão seja de 80 mmHg, a saturação continua sendo muito elevada. Isso, graças à curva sigmoide.
- Célula epitelial: A pressão será aproximadamente de 40 mmHg, terá 75% de saturação. O que isso significa? A hemácia que sai do pulmão com 97% de saturação vai liberar no tecido a diferença de saturação entre 97% e 75% (97-75=22), ou seja, terá 22% do oxigênio liberado na célula. 
- Célula muscular: Local de consumo oxidativo é muito mais elevado, há um pressão parcial de 20 mmHg, o que representa 30% de saturação. Logo, a hemácia que sai do pulmão com 97% de saturação, ela libera muito mais oxigenio. Libera quase 70% do seu oxigênio. 
- P50: É quando tem 50% da saturação de oxigenio. Eu devo analisar o quanto de pressão parcial é preciso para atingir esses 50% e é 26,6 mmHg, aproximadamente, 
- De inicio, a curva tem comportamento quase de uma reta. Porém, ela logo se inclina. À medida que os oxigênios vão se ligando, vai ficando mais fácil de saturar, eu preciso de menos pressão parcial para saturar mais. Então há um ponto muito inclinado da curva. 
- Pq há liberação de oxigênio nos tecidos?
a) Principio básico: Capta onde há alta pressão parcial e libera onde há menor pressão parcial. 
b) Efeito alostérico: Facilita a liberação de oxigenio nos tecidos pela presença pelos efetores alostericos. 
- A hemoglobina sai do pulmão com o oxigênio, a oxiemoglobina. Ela se encontra na forma “R”, na forma relaxada, que a forma com alta afinidade pelo oxigênio. Ela vai encontrar no tecido o efetor alosterico (X). Logo, o efetor vai se ligar a hemoglobina, fazendo que haja a liberação do oxigênio. Os efetores, normalmente se estabilizam na forma “T” que é responsável pela liberação de oxigenio. 
- Exemplos de efetores: CO2, ph [H+], 2,3 BPG (bifosforo-glicerato).
- Para a mesma pressão parcial de oxigênio, há maior liberação de oxigênio no tecido. Isso é muito importante para o musculo. 
- Exemplo: A hemoglobina libera o O2 e se liga com o CO2. Não é o melhor transporte de gás carbônico, mas é possível se ligar. Assim acontece também com o H+, chamado de efeito Bohr que é a interação do gás carbônico com o pH (H+). Já o BPG é um produto do desvio da glicólise, serve para haver mais liberação de oxigênio. Logo, a hemoglobina libera mais oxigênio para formar CO2.
- CO (móxido de carbono): faz ao contrário que essas outras fazem. Liga-se fortemente com a hemoglobina e estabiliza na forma “R”. Logo, a hemoglobina não vai mais soltar os oxigênios pq fica fortemente estável. Deslocando a curva para cima.
Descrever o equilíbrio acidobásico (papel do sistema respiratório):
Controle da concentração de CO2 no liquido extracelular pelos pulmões. Aumento da ventilação elimina o CO2 do liquido extracelular que, por ação das massas, reduz a concentração de H+. Em contrapartida, a menor ventilação aumenta o CO2, também elevando a concentração de H+ no liquido extracelular.
- A expiração pulmonar de CO2 contrabalança a formação metabólica de CO2:
O dióxido é formado continuamente no corpo pelos processos metabólicos intracelulares. Se a formação metabólica de CO2 aumenta, a PCO2 do liquido extracelular também aumenta. Em contrapartida, menor intensidade metabólica reduz a PCO2. Se a ventilação pulmonar aumenta, CO2 é expelido pelos pulmões, e a Pco2 no liquido extracelular diminui. Portanto, mudanças na ventilação pulmonar ou na formação de CO2 pelos tecidos podem alterar a Pco2 do liquido extracelular.
- O aumento da ventilação alveolar diminui a concentração de H+ do liquido extracelular e aumenta o pH:
O aumento da ventilação alveolar para aproximadamente o dobro do normal aumenta o pH do liquido extracelular por cerca de 0,23. Por outro lado, a redução na ventilação alveolar para um quarto da normal reduz o pH em 0,45.
- O aumento da concentração de H+ estimula a ventilação alveolar:
A ventilação alveolar aumenta a cinco vezes a normal quando o pH cai, do valor normal de 7,4 para 7,0. Da mesma forma, quando o pH do plasma aumenta para valores acima de 7,4, isto causa redução da ventilação alveolar.
- Controle por Feedback da concentração de H+ pelo sistema respiratório:
O sistema respiratório age como controlador por feedback negativo típico da concentração de H+. Ou seja, sempre que a concentração de H+ aumenta acima do normal, o sistema respiratório é estimulado e a ventilação alveolar aumenta, o que diminui a Pco2 no liquido extracelular e reduz a concentração de H+ de volta aos valores normal. Por outro lado, se a concentração de H+ cai abaixo da normal, a ventilação alveolar diminui e a concentração de H+ aumenta de volta aos valores normal.
- Capacidade de tamponamento do sistema respiratório:
A regulação respiratória do balanço acidobásico é um tipo fisiológico de sistema-tampão porque é ativado rapidamente e evita que a concentração de H+ se altere muito até que a resposta mais lenta dos rins consiga eliminar a falha do balanço.
- O comprometimento da função pulmonar pode causar acidose respiratória:
Anormalidades na respiração podem também causar mudanças na concentração de H+. O comprometimento da função pulmonar diminui a capacidade dos pulmões de eliminar CO2, causando o acumulo CO2 no liquido extracelular e tendência à acidose respiratória. Além disso, a capacidade de responder à acidose metabólica fica comprometida, pois as reduções compensatórias da Pco2 que normalmente ocorreriam por meio da ventilação estão prejudicadas.
- Acidose respiratória:Na acidose respiratória o quadro laboratorial encontrado é: pH inferior a 7,35, que caracteriza a acidose e o Pco2 acima de 45mmHg, que caracteriza a retenção de CO2 no sangue, como a causa primária do distúrbio.
A retenção de dióxido de carbono e consequente acidose respiratória pode ocorrer durante a perfusão, quando há hipoventilação do oxigenador. O fluxo de oxigênio no oxigenador é insuficiente para eliminar todo o CO2 produzido pelo organismo. O dióxido de carbono acumula nas câmaras do oxigenador e equilibra a sua tensão com o sangue. A pCO2 do sangue aumenta progressivamente, forma-se um excesso de ácido carbônico, cuja fração dissociada, libera H+.
- Alcalose respiratória:
O quadro laboratorial é representado pelo pH superior a 7,45 e a pCO2 abaixo de 35 mmHg. 
Discutir mecanismo de adaptação do organismo frente à variação de altitude e profundidade (resposta compensatória): 
ALTITUDE ELEVADA
- Adaptação respiratória:
Um dos mecanismos de adaptação fisiológica mais característicos, inerente à exposição aguda a elevadas altitudes, é o incremento acentuado da frequência respiratória e do volume corrente. Esta resposta ventilatória à hipóxia induzida, essencialmente, pela estimulação de químiorreceptores periféricos sensíveis às variações do conteúdo arterial de oxigénio, possibilita o incremento da ventilação de 2 a 5 vezes relativamente aos valores obtidos ao nível do mar e, com isso, o aumento da pressão alveolar parcial de oxigénio alveolar. Assim sendo, os gradientes de pressão de oxigénio aumentam, sendo melhorada a taxa de saturação de oxigénio no sangue e, consequentemente, melhorada a sua difusão para os tecidos. Como consequência do aumento agudo da ventilação, verifica-se uma crescente e acentuada libertação de CO2 para o ar atmosférico. A diminuição da pressão parcial de CO2 no sangue arterial promove a ocorrência de alcalose respiratória, isto é, de aumento ligeiro do pH arterial, e desvio da curva da oxihemoglobina para a esquerda. Contudo, se a alcalose respiratória se pode traduzir em benefício, na medida em que aumenta a fixação do oxigénio à hemoglobina a nível pulmonar, uma alcalose acentuada e prolongada não é compatível com as funções biológicas normais, perturbando a funcionalidade e a estrutura de numerosas proteínas celulares vitais. Por isso, com o decorrer dos dias de permanência em altitude e de aclimatação, o incremento da excreção renal de bicarbonato e da concentração de 2,3 difosfoglicerato nos globúlos vermelhos tendem, ainda que não completamente, a restabelecer o pH para valores mais próximos dos observados em indíviduos ao nível do mar e a deslocar, ainda que não completamente, a curva de dissociação da oxihemoglobina novamente para a direita.
Desta forma, estes processos de adaptação pretendem estabelecer um compromisso entre os mecanismos ventilatórios que visam a melhoria da eficácia do sistema de transporte de oxigénio e os reajustes metabólicos com vista à manutenção de níveis óptimos de pH sanguíneo.
- Adaptações cardiovasculares:
Desencadeia um aumento da atividade do sistema nervoso autónomo simpático, que promove o incremento da frequência cardíaca e do débito cardíaco em repouso e em exercício submáximos e alterações do fluxo sanguíneo por vasoconstrição seletiva. De salientar que o incremento da atividade do sistema nervoso simpático parece refletir, não um aumento das concentrações de catecolaminas circulantes, mas sim um incremento da estimulação direta dos seus terminais nervosos. A exposição prolongada a elevadas altitudes parece, no entanto, promover uma diminuição significativa do volume plasmático e, conjugadamente com a redução da frequência cardíaca máxima, implicar a diminuição do débito cardíaco máximo devido ao elevado índice de perda de água por sudação e pela ventilação, aumento da diurese, incremento da permeabilidade capilar e inadequada ingestão de fluidos.
- Adaptações hematológicas:
A diminuição do conteúdo arterial de oxigénio, característica da exposição a ambientes hipóxicos, estimula a libertação acrescida de eritropoietina (EPO) a nível renal e hepático com consequências no incremento da produção de eritrócitos pela medula óssea e na concentração de hemoglobina.
O nível máximo das concentrações de EPO e o tempo necessário para o atingir, parecem depender do grau de hipóxia a que os indivíduos são sujeitos.
A importância deste incremento da concentração de eritrócitos, no âmbito da aclimatação à altitude, é um fenómeno que tem merecido alguma discussão. De facto, o aumento da viscosidade sanguínea, induzido por este aumento do hematócrito, associado à diminuição do volume plasmático, poderá aumentar o dispêndio energético cardíaco e dificultar o fluxo sanguíneo nos capilares, diminuindo a eficácia cardiovascular no transporte de oxigénio para os tecidos.
Quando a pessoa permanece exposta a baixo oxigênio durante semanas seguidas, o hematócrito se eleva lentamente do valor normal de 40 a 45 para media de cerca de 60, com aumento médio da concentração de hemoglobina do sangue total do normal de 15 g/dL para cerca de 20 g/dL. O volume sanguíneo também aumenta e esse aumento produz um aumento da hemoglobina corporal total por 50% ou mais.
- Cianose:
O Cianose refere a descoloração azul anormal da pele e das mucosas. O termo é derivado dos kuaneos Gregos da palavra que significam a obscuridade - azul.
Hemoglobina
Em seres humanos normais a proteína de sangue chamou saques da hemoglobina para levar o oxigênio nas artérias aos órgãos diferentes.
Quase todo o oxigênio no sangue é levado pela hemoglobina. Uma parcela pequena é levada dissolveu-se no sangue em de forma livre.
Cada relvado da hemoglobina pode combinar com os 1,34 mL do oxigênio.
Quando a hemoglobina oxigenada for vermelho brilhante, a hemoglobina reduzida é escura - azul ou roxo na cor. O sangue Venoso deoxygenated e é assim mais escuro na cor. Isto conduz à cor obscura ou azul da pele e das mucosas. (1-5)
Causa do cianose
O Cianose é causado por um aumento no nível deoxygenated da hemoglobina acima de 5 g/dL. De facto os pacientes que têm a anemia não desenvolvem o cianose até que a saturação do oxigênio (igualmente chamada SaO2) caia abaixo níveis normais da hemoglobina.
Nos adultos com hemoglobina normal (13.5-18 g/dL nos homens, 11.5-16 g/dL nas mulheres) o cianose central é considerado se a saturação do oxigênio deixa cair entre 80 a 87%.
Os Pacientes com mais baixa hemoglobina ou anemia dizem com hemoglobina de 6 g/dL, a saturação têm que deixar cair tão baixo como 60% antes do cianose se torna clìnica aparente.
Sintomas do cianose
O Cianose é considerado na pele, nas bases do prego, ou nas mucosas. Se o cianose é considerado somente nos membros está denominado acrocyanosis ou cianose do peripheral. Isto é comum em infantes novos e é uma parte da fisiologia normal.
Contudo, o cianose central afecta o corpo inteiro. Isto é visto nas mucosas e na língua. Isto geralmente significa que uma doença potencialmente grave e risco de vida se está encontrando embaixo e exige a avaliação imediata.
Os sistemas Principais que podem ser afetados incluem o sistema respiratório, o sangue, o coração ou o sistema cardiovascular e o sistema nervoso central.
Circunstâncias que conduzem ao cianose
O cianose Periférico ocorre devido diminuir na circulação sanguínea local e em offloading aumentado do oxigênio nos tecidos periféricos. Isto pode geralmente ocorrer se há uma estagnação ou um stasis do sangue nas periferias.
Os exemplos Comuns de tais circunstâncias são:
choque circulatório (paralisação da circulação sanguínea com redução severa da pressão sanguínea)
insuficiência cardíaca congestiva
exposição às temperaturas frias
algumas doenças da circulação sanguínea
A descoloração Geralmente azulada ou roxa da área afetada nos dedos do pé e nos dedos é considerada. As Mãos e os pés estão frequentemente frios tocar.
As bases do Prego são o melhor lugar para procurar o cianose periférico.
O cianose Central é causado por doenças docoração ou dos pulmões ou pode ser causado pela hemoglobina anormal chamada methhemoglobinemia ou sulfhemoglobinemia.
Vê-se sobre a língua, os bordos e os forros internos da boca.
No cianose central há uma presença concomitante de cianose periférico.
Cianose da origem respiratória
Se a doença subjacente é da origem respiratória pode haver uma dispneia, uma descoloração respirando, azulada ou roxa rápida dos dedos e dos dedos do pé e das membranas do muco da boca.
As mãos e os pés estão geralmente a uma temperatura normal ou aquecem-se.
Doença cardíaca Cyanotic nos infantes
O Cianose é geralmente - considerado nos infantes com um defeito do coração chamado uma doença cardíaca congenital. A doença cardíaca Cyanotic nos infantes conduz aos baixos níveis do oxigênio do sangue e ao cianose central severo. Normalmente, o sangue com oxigênio é bombeado aos vários órgãos do coração. Das periferias o sangue retorna ao coração através dos pulmões que trazem no oxigênio. O ciclo continua como circulações sanguíneas oxigenadas fora do coração. Os defeitos do Coração podem mudar a maneira que o sangue corre através do coração e dos pulmões. 
PROFUNDIDADE:
-10 metros – Mergulhar de cabeça
A cada 10 metros que você desce, a pressão aumenta em 1 atmosfera. O tímpano, a membrana do ouvido, pode ser empurrado para dentro, provocando dor. Para que ele não se rompa, é preciso fazer a chamada “manobra de Valsava”: tape o nariz e a boca e faça força para expirar até que as pressões se igualem.
-40 metros – O canto das sereias
Nesta profundidade, a pressão é de 5 atmosferas. Os mergulhadores precisam usar um cilindro de ar comprimido. O nitrogênio, aqui, é um vilão. Ele interfere nos estímulos nervosos causando a “embriaguez das profundidades”. Se o retorno à superfície for muito rápido, acontece a embolia, que é a formação de bolhas no sangue. Resultado: deformação ou, até mesmo, rompimento do pulmão.
-300 metros – Trabalho submarino
Para trabalhar nas plataformas de exploração de petróleo submarino, os mergulhadores precisam adaptar-se lentamente em câmaras especiais, onde respiram uma mistura de hélio, oxigênio e nitrogênio.