AULA 5 - Difusão de O2 e CO2 nos alvéolos e transporte de gases no sangue: dos pulmões aos tecidos e dos tecidos aos pulmões Efeitos do exercício

Prévia do material em texto

DifusãoDifusão de Ode O22 e COe CO22 nosnos alvéolosalvéolos e e 
transportetransporte de gases no de gases no sanguesangue: : transportetransporte de gases no de gases no sanguesangue: : 
dos dos pulmõespulmões aosaos tecidostecidos e dos e dos tecidostecidos
aosaos pulmõespulmões
EfeitosEfeitos do do exercícioexercício
LiseteLisete CompagnoCompagno MicheliniMichelini
V
o
l
.
 
A
r
C
o
r
r
e
n
t
e
(
L
)
P
r
e
s
s
ã
o
i
n
t
r
a
-
p
l
e
u
r
a
l
(
c
m
 
H
2
O
)
Ventilação Pulmonar
P
r
e
s
s
ã
o
F
l
u
x
o
d
e
 
A
r
(
L
/
s
)
P
r
e
s
s
ã
o
a
l
v
e
o
l
a
r
(
c
m
 
H
2
O
)
Na inspiração a expansão da caixa torácica, reduzindo as 
pressões intra-pleural e alveolar, cria um gradiente de pressão
entre o meio externo (↑) e interno (↓), o qual determina a entrada
de ar nos pulmões.
Na expiração a retração da caixa torácica torna a pressão intra-
pleural menos negativa e aumenta a pressão alveolar, criando
um novo gradiente de pressão entre o meio interno (↑) e o 
externo (↓), o que determina a saída do ar dos pulmões
Como se Como se processaprocessa a a captaçãocaptação de Ode O22 e a e a expulsãoexpulsão de COde CO22??
Gases Respiratórios: concentrações e pressões parciais 
no ar e líquidos
Diferenças entre Pressão parcial e solubilidade de 
gases no ar e no líquido
Pressão total e parcial dos gases no ar ambiente
Ar 100% P total 760 mmHg
O2 20,9% PO2 160 mmHg
CO2 0,04% PCO2 0,3 mmHg
N2 78% PN2 600 mmHg
Pressão parcial = pressão total x % de concentração do gás
À temperatura constante, a P de um gás dissolvido no líquido, é 
proporcional ao volume do gás e à sua solubilidade 
Veias Artéri
as
VD VE
A dissolução de um gás (O2 ou CO2) em líquido depende:
- de sua pressão parcial
- de sua solubilidade no líquido
- da temperatura local
Lei que rege o transporte de gases
Barreira alvéolo-capilar
a b Os gases só se movimentam se 
houver diferença de pressão. 
Os gases sempre se movimentam
da área de alta pressão para a área
de baixa pressão. 
Difusão Simples
O2 CO2
0,5 µµµµm ⇐⇐⇐⇐
Difusão de O2 e CO2 na barreira alvéolo-capilar: 
diferenças de Pressão parcial dos gases no alvéolo e capilar
Alvéolo = revestido por uma camada de água
Pressão de vapor de água: 47 mmHg
Veias Artérias
VD VE
PCO2
PO2
PCO2
PO2
alvéolo capilar
0,5 µµµµm ⇐⇐⇐⇐
Passagem O2 e CO2 pela barreira alvéolo-capilar: 
(Lei de Fick)
- difusão
- proporcional à área (75-100 m2)
- proporcional à diferença P parcial do O2 e CO2
- inversamente proporcional à espessura da barreira
0,5 µµµµm ⇐⇐⇐⇐
Difusão de O2 e CO2 na barreira alvéolo-capilar: 
diferenças de Pressão parcial dos gases no alvéolo e capilar
Alvéolo = revestido por uma camada de água
Pressão de vapor de água: 47 mmHg
Respiração Externa
PCO2
PO2
PCO2
PO2
alvéolo capilar
0,5 µµµµm ⇐⇐⇐⇐
Passagem O2 e CO2 pela barreira alvéolo-capilar:
- difusão simples
- proporcional à área (75-100 m2)
- proporcional à diferença P parcial dos gases
- inversamente proporcional à espessura da barreira
(Lei de Fick)
Relação Ventilação/perfusão pulmonar
Ventilação Alveolar
3,6-4,2 L/min
→→→→0,8
Sangue venoso
(VD) 5 L/min
Sangue arterial
(VE) 5 L/min
Relação ventilação / perfusão ideal ⇒⇒⇒⇒ 0,8
Área = 75-100 m2
Mecanismos de transporte de O2:
1) Dissolvido no plasma (5%)
Transporte de O2 no sangue
Curva de dissociação hemoglobina/O2
2) Combinado com Hemoglobina 
⇒⇒⇒⇒Oxihemoglobina (OxiHb) = 95%
Hb= globina (4 cadeias polipeptídicas) + grupo heme (Fe)
Cada grupo heme combina-se com 1 O2⇒⇒⇒⇒ portanto a Hb
tem capacidade de se combinar com 4 moléculas de O2
(OxiHb)
O2 é continuamente ofertado aos tecidos (dissociação da Hb)
Afinidade Hb pelo O2 varia em função da PO2:
↑↑↑↑ PO2⇒⇒⇒⇒ ↑↑↑↑ afinidade (pulmões e artérias)
↓↓↓↓ PO2 ⇒⇒⇒⇒ ↓↓↓↓ afinidade (tecidos)
Há também uma “reserva muscular” de O2
ExercícioExercício: : ↑↑↑↑↑↑↑↑ consumoconsumo OO22 ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ ↓↓↓↓↓↓↓↓ POPO22 tecidualtecidual
HáHá, , portantoportanto, , facilitaçãofacilitação dada liberaçãoliberação de Ode O22
parapara osos tecidostecidos emem atividadeatividade
? ? AfinidadeAfinidade HbHb--OO22 no no exercícioexercício??
Mg
Hg
Sangue oxigenado deixando
os pulmões
Sangue reduzido voltando
dos tecidos
Reserva de O2 
no músculo
Mioglobina (Mg)
Mg = proteína ligada a 1 grupo Fe, presente no 
músculo esquelético e cardíaco:
√ liga-se a 1 molécula de O2
√ fonte extra de O2 no músculo
√ facilita transferência de O2 p/ mitocôndria
- início exercício
- durante ‘endurance’
Há também uma “reserva muscular” de O2(mioglobina)
Fatores que afetam a afinidade da Hb pelo O2
Temperatura PCO2
Efeito Bohr
Tendência da Hb se 
desligar do O2 frente 
ao aumento do CO2
pH2,3 DPG
(glicólise anaeróbica)
Formação de 2,3-DPG: produto da glicólise anaeróbica 
na hemácia durante hipóxia
Fatores que afetam a afinidade da Hb pelo O2
Temperatura PCO2
Efeito Bohr
Tendência da Hb se 
desligar do O2 frente 
ao aumento do CO2
pH2,3 DPG
(glicólise anaeróbica)
Como Como estesestes fatoresfatores seriamseriam alteradosalterados pelopelo exercícioexercício? ? 
RepousoRepouso
Alterações na afinidade da Hb pelo O2 durante exercício
ExercícioExercício::
- ↑ parcial da temperatura
- ↑ PCO2 nos tecidos exercitados⇒ ↑ PCO2 sangue
- ↑ formação de íons H+⇒ ↓ pH
- ↑ formação de 2,3DPG
deslocamdeslocam a a curvacurva de de saturaçãosaturação HbHb parapara a a 
direitadireita, , facilitandofacilitando a a liberaçãoliberação de Ode O22 aosaos
tecidostecidos
- utiliza a reserva de O2 da Mioglobina muscular
ExercícioExercício
Mg
Hg
Sangue oxigenado
deixando os pulmões
Sangue reduzido
voltando dos tecidos
Reserva de O2 
no músculo
Nos tecidos o O2 contido no sangue (↑Pp) difunde-se p/ o interstício 
(↓Pp) e o CO2 do interstício (↑Pp) difunde-se p/ o sangue (↓Pp) 
É a É a chamadachamada respiraçãorespiração internainterna queque
promovepromove a a respiraçãorespiração celularcelular
Transporte de CO2 no sangue
Mecanismos de Transporte do CO2 
1) Dissolvido no plasma (~7%)
2) Combinado com Hemoglobina 
(Carboxihemoglobina= ~23%)
3) Ácido Carbônico/Bicarbonato 
(NaHCO3 ~70%) 
Transporte de CO2 pela HbCO2: Efeito Haldane
CO2 combinado
ALVÉOLOSALVÉOLOSSANGUESANGUE
hemáciahemácia
CO2CO2
dissolvido
CO2CO2Anidrase
carbônica
HCO3- + H+
CO2
HB + H+ HBH
CO2 + HBHBCO2
TECIDOSTECIDOSSANGUESANGUE
Ao chegar aos pulmões, o CO2 é eliminado pela barreira 
capilar-alvéolo (difusão, pela diferença de Pressão parcial)
H2O + CO2H2CO3
carbônica
HCO3-
H2O
Cl-hemáciahemácia
CO2CO2
dissolvido
CO2
H2O + CO2
CO2
H2CO3
Anidrase
carbônica
HCO3- + H+
CO2
HCO3-
HB + H+ HBH
CO2 + HBHBCO2
H2O
Cl-
E o E o ciclociclo se se reiniciareinicia
Recordando as diferentes fases na captação, transporte e 
utilização de O2 e CO2
DifusãoDifusão
Ventilação Ventilação 
.
.. .. ..
.
PulmonarPulmonar
.
.
.
. . . .
.
.
. .
OO22
PPAAOO22
100 100 mmHgmmHgCOCO22. .
.
.
.
. .
.
PPAACOCO22
40 40 mmHgmmHg
PPvvCOCO22
POPO22
158 158 mmHgmmHg
PCOPCO22
0,3 0,3 mmHgmmHg
PP COCO
PPaaOO22
95 95 mmHgmmHg
.
PPvvOO22
40 40 mmHgmmHg
.
... .
.
.
.
..
.
.
Capilar PulmonarCapilar Pulmonar
ArAr
Circulação Circulação 
.
..
.
.. .
. . .
.
.. . .. .
..
.
.
.
COCO22 OO22
Tecidos Tecidos -- Metabolismo Metabolismo CelularCelularSangueSangue
.
. .
PPaaOO22
95 95 mmHgmmHg
PPaaCOCO22
46 46 mmHgmmHg
PPvvCOCO22
46 46 mmHgmmHg
PPvvOO22
40 40 mmHgmmHg
PCOPCO22
±± 46 46 mmHgmmHg
POPO22
1010--40 40 mmHgmmHg
PPaaCOCO22
40 40 mmHgmmHg
PPaaCOCO22
40 40 mmHgmmHgDifusãoDifusão
.. .
.
.
.
.
..
.
.
Capilar PulmonarCapilar Pulmonar
Capilar SistêmicoCapilar Sistêmico
70
90
C
o
n
t
e
ú
d
o
 
d
e
 
O
2
o
u
 
C
O
2
%
)
CO2(↑↑↑↑ solubilidade)
Comparação entre Pressão parcial e conteúdo de O2 e CO2
no sangue
10 30 50 70 90
10
30
50
C
o
n
t
e
ú
d
o
 
d
e
 
O
(
v
o
l
%
)
pO2 ou pCO2 (mmHg)
O2
↓↓↓↓solubilidade)
OO22⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ ↑↑↑↑↑↑↑↑ Pp e Pp e ↓↓↓↓↓↓↓↓ solubilidadesolubilidade
COCO22⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ ↓↓↓↓↓↓↓↓ Pp e Pp e ↑↑↑↑↑↑↑↑ solubilidadesolubilidade
Efeitos do Exercício sobre Volume de Ar Corrente, 
Ventilação Pulmonar e captação de O2
Repouso Exercício escalonado
ExercícioExercício::
↑↑↑↑↑↑↑↑ Volume de Volume de arar correntecorrente
↑↑↑↑↑↑↑↑ Volume Volume MinutoMinuto RespiratórioRespiratório
↑↑↑↑↑↑↑↑ CaptaçãoCaptação de Ode O22
Repouso Exercício escalonado
Limiar de Lactato indica a intensidade de exercício
Ventilação pulmonar e Limiar de Lactato no exercício
Exercício escalonado Exercício escalonado
Limiar de Lactato indica a intensidade de exercício
(VO2 , carga de trabalho ou gasto de energia) na qual
a hipóxia tecidual determina um desequilíbrio entre a 
formação e a remoção do lactato, resultando no 
aumento gradual da concentração do lactato no 
sangue. O ponto de inflexão na curva (elevação
acima do basal) indica o limiar anaeróbio, que é um 
indicador bastante utilizado para se prescrever o 
treinamento aeróbio. 
Limiar Ventilatório ou Limiar anaeróbio indica o 
ponto no qual a relação entre Ventilação Pulmonar
(VE) e o Consumo de O2 (VO2) desvia da linearidade.
Compensação Respiratória = aumento adicional na
Ventilação Pulmonar para contrabalançar a acidose
metabólica durante exercício anaeróbio intenso
Exercício escalonado até intensidade máxima
Pressão atmosférica e PO2 em diferentes altitudes
ExercícioExercício emem altitude altitude requerrequer cuidadoscuidados especiaisespeciais parapara garantirgarantir
fornecimentofornecimento adequadoadequado de Ode O22