Asma e DPOC

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187
9Doença pulmonar
Thomas J. Prendergast, MD e Stephen J. Ruoss, MD
A principal função fi siológica dos pulmões é tornar o oxigê-
nio disponível aos tecidos para o metabolismo e remover o prin-
cipal subproduto daquele metabolismo: o dióxido de carbono. 
Os pulmões desenvolvem esta função movendo o ar inspirado 
até bem próximo do leito capilar pulmonar para permitir a tro-
ca de gases por difusão simples. Isso é realizado a uma carga 
mínima, é efi cientemente regulada sobre uma ampla variação 
de demanda metabólica e ocorre em estreita associação entre a 
ventilação e a perfusão pulmonares. A extensa área de superfície 
do sistema respiratório também precisa estar protegida de uma 
grande variedade de agravos infecciosos e ambientais nocivos.
Os humanos possuem um sistema respiratório complexo 
e efi ciente que satisfaz essas diversas necessidades. Quando 
ocorre alguma lesão aos componentes do sistema respiratório, 
a função integrada do todo é rompida. As conseqüências po-
dem ser profundas. Lesões ou disfunções das vias respirató-
rias resultam em doenças pulmonares obstrutivas, incluindo a 
bronquite e a asma, ao passo que lesões no parênquima pulmo-
nar podem produzir doença restritiva do pulmão ou doença 
vascular pulmonar. Para entender as apresentações clínicas da 
doença pulmonar é necessário primeiro entender as organiza-
ções anatômica e funcional dos pulmões, que determinam a 
função normal.
AUTO-AVALIAÇÃO
1. Quais são as duas principais funções fi siológicas dos 
pulmões?
2. Quais são os requisitos para a função pulmonar bem-
sucedida?
■ ESTRUTURA E FUNÇÃO 
PULMONARES NORMAIS
ANATOMIA
O sistema respiratório maduro consiste em pulmões reco-
bertos pela pleura visceral, contidos pela parede torácica e o 
diafragma, este último servindo em condições normais como 
o principal músculo fole para a ventilação. Os pulmões são 
divididos em lobos, cada um demarcado pela pleura visceral 
interveniente. Cada pulmão possui um lobo superior e um 
lobo inferior; o lobo médio e a língula são os terceiros lobos 
nos pulmões direito e esquerdo, respectivamente. No fi nal da 
expiração, a maior parte do volume dos pulmões é ar (Quadro 
9.1), enquanto quase metade da massa dos pulmões corres-
ponde ao volume sanguíneo. Uma prova da delicada estrutura 
da região de troca de gases dos pulmões é que o tecido alveolar 
tem um peso total de apenas 250 g, mas uma área de superfície 
total de 75 m2.
As fi bras do tecido conectivo e o surfactante servem para 
manter a integridade anatômica dessa grande e complexa área 
de superfície. As fi bras do tecido conectivo são estruturas de 
colágeno e elastina altamente organizadas. Elas se irradiam por 
dentro dos pulmões, dividindo segmentos, revestindo vias res-
piratórias e vasos, e suportando as paredes alveolares com redes 
fi brosas delicadas e bastante elásticas. O suporte elástico mul-
tidirecional fornecido por essa rede permite que os pulmões 
suportem a si próprios, desde o alvéolo às vias respiratórias, e 
mantenham a permeabilidade das vias respiratórias, apesar das 
grandes variações de volume. 
O surfactante é um material complexo produzido pelas 
células alveolares do tipo II e composto por múltiplos fosfo-
lipídios e proteínas associadas específi cas. A presença do sur-
factante recobrindo a superfície epitelial alveolar produz uma 
importante redução da tensão superfi cial, permitindo a expan-
são dos alvéolos com uma pressão distensora transpulmonar 
inferior a 5 cm H2O. Na ausência desta camada ativa da super-
fície, o aumento da tensão da superfície associado à redução do 
volume alveolar durante a expiração poderia fechar os alvéolos. A 
pressão de distensão necessária para a reexpansão desses alvéolos 
seria maior do que o esforço ventilatório normal poderia produzir. 
Portanto, a função fi siológica do surfactante aumenta a estabili-
dade anatômica dos pulmões.
Quadro 9.1 Componentes do pulmão humano normal1
Componente
Volume (mℓ)
ou massa (g)
Espessura
(µm)
Gás (capacidade funcional 
residual)
2.400
Tecido
 Sangue
 Pulmão
 Estruturas de suporte
 Paredes alveolares
 Epitélio
 Endotélio
 Interstício
900
400
500
250
250 a 300
60 a 80
50 a 70
100 a 185
0,18
0,10
0,22
1 Reproduzido, com autorização, de Murray JF, Nadel JA: Textbook of Respira-
tory Medicine, 2a ed., Saunders, 1994.
188 / CAPÍTULO 9
Anatomia da via respiratória e epitelial
A atual divisão anatômica dos pulmões é baseada principal-
mente na separação da árvore traqueobrônquica em vias respi-
ratórias condutoras, que proporcionam o movimento do ar 
do ambiente externo para as áreas de troca gasosa, e em unida-
des respiratórias terminais, ou ácinos, as vias respiratórias e as 
estruturas alveolares associadas que participam diretamente da 
troca gasosa (Fig. 9.1). As vias respiratórias condutoras proxi-
mais, cobertas pelo epitélio colunar ciliado pseudoestratifi cado, 
são suportadas por um esqueleto cartilaginoso em suas paredes 
e contêm glândulas secretoras na parede epitelial. O epitélio 
ciliado tem uma orientação uniforme dos cílios, que se movem 
em uníssono em direção à faringe. Essa ação ciliar, juntamen-
te com a camada mucosa produzida pelas glândulas mucosas 
secretoras da submucosa, proporciona um mecanismo para o 
transporte contínuo de materiais contaminantes ou excessivos 
para fora dos pulmões. O músculo liso circular das vias respira-
tórias também está presente, porém se reduz com as glândulas 
secretoras e então desaparece, à medida que os ramos das vias 
respiratórias evoluem no pulmão e diminuem seu calibre. As 
menores vias respiratórias condutoras são os bronquíolos não-
respiratórios. Eles são caracterizados com a perda do músculo liso 
e da cartilagem, porém com a retenção de um epitélio cuboidal 
que pode ser ciliado e que não é uma área de troca gasosa. Os 
lobos pulmonares são divididos em lóbulos menos distintos, 
defi nidos como coleções de unidades respiratórias terminais li-
mitadas de forma incompleta por septos de tecido conjuntivo. 
As unidades respiratórias terminais são as unidades fi siológicas 
e anatômicas terminais dos pulmões, com paredes de células 
epiteliais alveolares fi nas, que proporcionam a troca de gases 
com o leito capilar alveolar.
O principal local de resistência ao fl uxo de ar nos pulmões 
é dentro do brônquio de tamanho médio (Fig. 9.2). Isso pa-
rece contraditório, porque esperar-se-ia que as vias respirató-
rias de menor calibre fossem os locais de maior resistência. As 
ramifi cações repetitivas das pequenas vias respiratórias levam 
a um profundo aumento da área de seção transversal, a qual 
normalmente não contribui signifi cativamente para a resistên-
cia nas vias respiratórias (Fig. 9.3). Em condições patológicas 
como a asma, na qual os brônquios menores e os bronquíolos 
se tornam estreitados, a resistência das vias respiratórias pode 
aumentar signifi cativamente.
O sistema arterial pulmonar opera em estreita associação 
com a ramifi cação da árvore brônquica nos pulmões (Fig. 9.4). 
Em virtude da capacidade de regular cuidadosamente os cali-
bres arterial e brônquico, o arranjo anatômico proporciona o 
local ideal para a contínua combinação entre ventilação e per-
fusão para os segmentos pulmonares.
Sistema nervoso pulmonar
Os pulmões são ricamente inervados com fi bras nervosas 
dos sistemas parassimpático (vagal), simpático, e dos chamados 
sistemas não-adrenérgico e não-colinérgico (NANC). As fi bras 
eferentes incluem: (1) fi bras parassimpáticas, com eferentes 
colinérgicos muscarínicos que medeiam a broncoconstrição, a 
vasodilatação pulmonar, e a secreção das glândulas mucosas; 
(2) fi bras simpáticas, cuja estimulação produz o relaxamento 
Fig. 9.1 Subdivisão das vias respiratórias de condução e das 
unidades respiratórias terminais. Esta ilustração esquemáticade-
monstra a subdivisão tanto das vias respiratórias de condução, 
como das vias respiratórias. Ramifi cações sucessivas produzem 
gerações crescentes das vias respiratórias começando pela tra-
quéia. Observe que os segmentos de troca de gases do pulmão 
são encontrados somente após extensivas ramifi cações, com de-
créscimo concomitante no diâmetro das vias respiratórias e in-
cremento na área transversa total (ver Figs. 9.2 e 9.3). (Modifi cado 
e reproduzido, com autorização, de Weibel ER: Morphometry of 
the Lung. Springer, 1963.)
Fig. 9.2 Localização da principal posição da resistência ao fl uxo 
de ar. Da segunda à quinta gerações das vias respiratórias estão 
os brônquios segmentares e os bronquíolos maiores. Nos indiví-
duos normais, eles apresentam maior resistência ao fl uxo de ar. As 
vias respiratórias menores contribuem relativamente pouco, ape-
sar do seu menor calibre, devido ao enorme número de paralela-
mentos. Compare com a Fig. 9.3. (Reproduzido, com autorização, 
de West JB: Respiratory Physiology: The Essentials, 4a ed., Williams 
& Wilkins, 1990.)
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0,08
0,06
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Brônquio
segmentar
Bronquíolos
terminais
Geração das vias respiratórias
1510 200
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15
16
17
18
19
20
21
22
23
DOENÇA PULMONAR / 189
do músculo liso brônquico, a vasoconstrição pulmonar e a 
inibição da atividade das glândulas secretoras; e (3) o sistema 
NANC, com múltiplos transmissores implicados, incluindo o 
adenosina-trifosfato (ATP), o óxido nítrico (NO), e os neu-
rotransmissores peptídicos, como a substância P e o peptídio 
intestinal vasoativo (VIP). O sistema NANC participa dos 
eventos inibitórios, incluindo broncodilatação, e pode funcio-
nar como o balanço recíproco predominante ao sistema coli-
nérgico excitatório.
Os aferentes pulmonares consistem principalmente nas fi -
bras sensoriais vagais. Essas incluem as seguintes:
1. Fibras dos receptores da dilatação broncopulmonar, lo-
calizadas na traquéia e nos brônquios proximais. A estimulação 
dessas fi bras pela insufl ação pulmonar resulta na broncodilata-
ção e no aumento da freqüência cardíaca.
2. Fibras dos receptores da irritação, que também são en-
contradas nas vias respiratórias proximais. A estimulação des-
sas fi bras por diversos estímulos inespecífi cos desencadeia as 
respostas eferentes, incluindo a tosse, a broncoconstrição e a 
secreção mucosa.
3. As fi bras C, ou fi bras dos receptores justacapilares (J), 
são fi bras amielínicas que terminam no parênquima pulmonar 
e nas paredes brônquicas, e respondem a estímulos mecânicos 
e químicos. As respostas refl exas associadas à estimulação das 
fi bras C incluem um padrão respiratório rápido e superfi cial, 
secreção mucosa, tosse e diminuição da freqüência cardíaca 
na inspiração.
Anatomia vascular e linfática
O sistema vascular pulmonar tem dois componentes prin-
cipais: os vasos pulmonares e os vasos brônquicos (Fig. 9.4). 
As artérias pulmonares são vasos envoltos pelo músculo liso que 
percorrem a árvore brônquica e proporcionam a perfusão do 
parênquima pulmonar. Elas são bastante sensíveis à PO2 alveolar 
e apresentam uma signifi cativa resposta vasoconstritora à hipo-
xia. Isso proporciona um mecanismo sensível para a manuten-
ção da associação entre a perfusão alveolar e a ventilação. Por 
sua vez, as veias pulmonares drenam o parênquima pulmonar 
alveolar, assumindo um curso no septo intralobular distinto do 
feixe broncovascular pulmonar. Os vasos brônquicos se origi-
nam da circulação sistêmica para fornecer sangue a praticamen-
te todas as estruturas intrapulmonares, exceto o parênquima, 
incluindo a árvore brônquica, os sistemas nervoso e linfático 
pulmonares, e os septos de tecido conjuntivo. As artérias brô-
nquicas se anastomosam com os vasos capilares da circulação 
pulmonar, porém normalmente contribuem com apenas 1 a 
2% de toda circulação pulmonar. Esse fl uxo pode aumentar de 
forma signifi cativa na presença de infl amações crônicas e ser a 
principal fonte de hemoptise.
Os vasos linfáticos pulmonares se desenvolvem ao longo das 
vias respiratórias e dos sistemas vasculares do pulmão. Os lin-
fáticos são encontrados nos espaços de tecidos conjuntivos da 
pleura visceral, da membrana peribroncovascular e dos septos 
interlobulares. Os linfáticos são encontrados distalmente até os 
bronquíolos respiratórios terminais, porém não penetram no 
espaço do tecido conjuntivo das paredes alveolares (Fig. 9.4). 
Portanto, o líquido que percorre seu caminho para o interior 
do interstício alveolar precisa ultrapassar uma pequena dis-
tância até a região dos bronquíolos terminais para obter aces-
so aos linfáticos drenantes. As pleuras visceral e parietal con-
têm vasos linfáticos associados. Esses vasos — em particular, 
os linfáticos associados à pleura parietal — são responsáveis 
pela limpeza rápida do líquido do espaço pleural.
Estrutura e função imunológicas
De todos os órgãos do corpo, os pulmões têm uma especial 
exposição a agressões hostis. Em um adulto, a ventilação diária 
em repouso totaliza cerca de 6.000 ℓ de ar por dia, uma quanti-
dade que é aumentada substancialmente com o exercício. Essa 
exposição a um ambiente aberto, não-estéril, implica um risco 
constante de agressões tóxicas, infecciosas, ou infl amatórias. 
Além do mais, a circulação pulmonar contém o único leito ca-
pilar no corpo através do qual todo o volume sanguíneo circu-
lante tem que fl uir a cada ciclo cardíaco. Como conseqüência, 
o pulmão é uma peneira vascular obrigatória e funciona como 
o principal local de defesa contra a disseminação hematogêni-
ca de infecções ou outras infl uências nocivas. A proteção dos 
pulmões contra agressões ambientais e infecciosas envolve um 
grupo de respostas complexas capazes de providenciar uma de-
fesa oportuna e bem-sucedida contra a agressão, através das vias 
respiratórias ou pelo leito vascular. Conforme demonstrado no 
Quadro 9.2, é conveniente, para fi ns de discussões, separar es-
sas respostas em duas grandes categorias — proteções químicas 
e físicas inespecífi cas, e estruturas e ações imunes específi cas 
— todas operando de forma a prevenir lesões ou invasões mi-
crobiológicas das grandes áreas epitelial e vascular do pulmão.
Fig. 9.3 Geração das vias respiratórias versus área transversa to-
tal dessas vias. Observe o rápido aumento da área transversa 
total na zona respiratória (compare com a Fig. 9.1) e a queda na 
resistência como uma conseqüência do aumento da área trans-
versal (compare com a Fig. 9.2). Como resultado, a velocidade 
para a frente dos gases durante a inspiração torna-se muito baixa 
no nível dos bronquíolos respiratórios, e a difusão dos gases se 
transforma na principal forma da ventilação. (Reproduzido, com 
autorização, de West JB: Respiratory Physiology: The Essentials, 4a 
ed., Williams & Wilkins, 1990.)
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Geração das vias respiratórias
Zona de condução
Zona
respiratória
Bronquíolos
terminais
23
500
400
300
200
100
0 5 10 15 20
190 / CAPÍTULO 9
VOLUMES, CAPACIDADES E A ESPIROGRAFIA NORMAL DOS PULMÕES
Nervos vasomotores
Artéria pulmonar
Brônquio
Artéria brônquica
Nervo bronquiomotor
Veia pulmonar
Nervos vasomotores
Linfáticos
DA
DA
DA
DA
BR
A
A
A
A
A AA
A
A
BT
Linfáticos
Fig. 9.4 Anatomia das vias respi-
ratórias, vascular e linfática do pul-
mão. Este diagrama esquemático 
demonstra as relações anatômicas 
gerais das vias respiratórias e as uni-
dades respiratórias terminais com 
os sistemas vascular e linfático do 
pulmão. Os seguintes pontos são 
importantes: (1) o sistema da artéria 
pulmonar caminha adjacente à árvo-
re brônquica, enquanto o sistema de 
drenagem das veias pulmonares está 
afastado das vias respiratórias; (2) o 
aporte sanguíneo para as paredes 
brônquicas é fornecido pelas artérias 
brônquicas, ramifi cações de origem 
arterial sistêmica; (3) os linfáticos se 
encontram adjacentes tanto às ar-
térias, como aos sistemas venosos e 
são muito abundantes no pulmão; 
e (4) os linfáticos são encontrados 
tão distantes distalmente quanto os 
bronquíolos respiratórios terminais, 
porém não penetram nas paredes 
alveolares. (A, alvéolos; DA, ducto 
alveolar; BR, bronquíolo respiratório; 
BT, bronquíolo terminal.) (Reprodu-
zido, com autorização, de Staub NC: 
The physiology of pulmonary edema. 
Hum Pathol 1970;1:419.)
O volume de gás nos pulmões é dividido em volumes e capa-
cidades, conforme demonstrado nas colunas à esquerda, da fi gura 
adiante. Os volumes pulmonares são primários: eles não se sobre-
põem uns aos outros. O volume total (VT) é a quantidade de gás 
inalado e exalado em cada respiração em repouso. O volume respi-
ratório normal em uma pessoa de 70 kg é aproximadamente 350 a 
400 mℓ. O volume residual (VR) é a quantidade de gás restante nos 
pulmões no fi nal da expiração máxima. As capacidades pulmonares 
são compostas de dois ou mais volumes pulmonares. A capacidade 
vital (CV) é a quantidade total de gás que pode ser exalado após a 
inspiração máxima. Juntos, a capacidade vital e o volume residual 
constituem a capacidade pulmonar total (CPT), ou a quantidade 
total de gás nos pulmões no fi nal da inspiração máxima. A capaci-
dade funcional residual (CFR) é a quantidade de gás nos pulmões 
no fi nal de uma respiração total em repouso. (CI, capacidade ins-
piratória; VRI, volume de reserva inspiratório; VRE, volume de 
reserva expiratório.)
A espirografi a à direita da fi gura é desenhada em tempo real. A 
primeira respiração total demonstra durar 5 s, indicando uma fre-
qüência respiratória de 12 respirações/min. A manobra da capaci-
dade vital forçada (CVF) começa com uma inspiração de CFR até 
CPT (com duração de 1 s), seguida de uma expiração forçada de CPT 
até VR (com duração de cerca de 5 s). A quantidade de gás expirado 
durante o primeiro segundo desta curva é o volume expiratório 
forçado em 1 s (VEF1). Pessoas normais expelem aproximadamente 
80% do CVF no primeiro segundo. A relação entre VEF1 e CVF (clas-
sifi cado como VEF1%) está diminuída em pacientes com doenças 
pulmonares restritivas.
(Modifi cado e reproduzido, com autorização, de Staub NC: Basic Respiratory Physiology. Churchill Livingstone, 1991.)
5 s
CPT
CV
VR
CI
CFR
VRI
VT
VRE
VR
Inspiração máxima
Nível expiratório
em repouso
Expiração máxima
DOENÇA PULMONAR / 191
AUTO-AVALIAÇÃO
 3. Quais são os papéis do tecido conjuntivo e do siste-
ma surfactante na função pulmonar?
 4. Qual é o papel da ação ciliar do epitélio respira-
tório?
 5. Por que são os brônquios médios, em vez das pe-
quenas vias respiratórias, o principal local de resis-
tência ao fl uxo de ar nos pulmões?
 6. Quais são as funções fi siológicas dos sistemas neu-
rais eferentes pulmonares parassimpático, simpáti-
co e NANC?
 7. Quais são as categorias dos receptores sensoriais 
aferentes vagais?
 8. Quais são os diferentes papéis das artérias pulmo-
nares e brônquicas?
 9. Qual o mecanismo sensível apresentado pelas arté-
rias pulmonares para combinar a perfusão alveolar 
com a ventilação?
10. Quais são os componentes do sistema de defesa 
inespecífi co dos pulmões?
11. Quais são os componentes humorais e celulares do 
sistema de defesa imuno-específi co dos pulmões?
FISIOLOGIA
No repouso, os pulmões recebem 4 ℓ/min de ar e 5 ℓ/min 
de sangue, os direciona para dentro de um diâmetro de 0,2 µm, 
e depois os devolve aos seus respectivos espaços. Na atividade 
física máxima, o fl uxo pode aumentar para 100 ℓ/min de ven-
tilação e 25 ℓ/min de débito cardíaco. Dessa forma, os pulmões 
desempenham sua função fi siológica primária de tornar o oxi-
gênio disponível para o metabolismo nos tecidos e de remover 
o principal subproduto desse metabolismo: o dióxido de car-
bono. Os pulmões desempenham essa tarefa livres, em grande 
parte, do controle consciente, mantendo assim a PaCO2 dentro 
da tolerância de 5%. É uma proeza magnífi ca de aprofunda-
mento evolutivo e de controle neural.
Propriedades estáticas: complacência 
e recuo elástico
O pulmão mantém seu parênquima extremamente fi no so-
bre uma enorme área de superfície por meio de uma intrin-
cada arquitetura de suporte de colágeno e fi bras de elastina. 
Anatomicamente, assim como fi siológica e funcionalmente, o 
pulmão é um órgão elástico.
Os pulmões infl am e desinfl am em resposta às mudanças de 
volume da caixa torácica semi-rígida na qual estão suspensos. 
Uma analogia poderia ser infl ar um fole de ferreiro puxando 
as alças separadamente, aumentando, desse modo, o volume 
dos foles, diminuindo a pressão e causando o infl uxo do ar. 
O ar entra nos pulmões quando a pressão do espaço pleural é 
reduzida pela expansão da parede torácica. O volume de ar que 
penetra nos pulmões depende da variação na pressão pleural 
e da complacência do sistema respiratório. A complacência é 
uma propriedade elástica intrínseca que relaciona uma altera-
ção do volume a uma alteração da pressão. As complacências da 
parede torácica e dos pulmões contribuem para a complacência 
do sistema respiratório (Fig. 9.5). A complacência da parede to-
rácica não se altera signifi cativamente com o volume torácico, 
pelo menos dentro das variações fi siológicas. A complacência 
dos pulmões varia inversamente com o volume pulmonar. Na 
capacidade funcional residual (CFR), os pulmões são normal-
mente muito complacentes, aproximadamente 200 mℓ/cm 
H2O. Portanto, uma redução de pressão de 5 cm de H2O no 
espaço pleural resultará em uma aspiração de 1 ℓ.
A tendência de um corpo deformável retornar à sua forma 
básica é seu recuo elástico. O recuo elástico da parede toráci-
ca é determinado pela forma e estrutura da caixa torácica. Dois 
componentes contribuem para o recuo elástico pulmonar. O pri-
meiro é a elasticidade do tecido; o segundo está relacionado com 
as forças necessárias para alterar a forma da superfície de contato 
ar-líquido dos alvéolos (Fig. 9.6). A expansão dos pulmões requer 
a superação das forças da superfície local que são diretamente 
proporcionais à tensão superfi cial local. A tensão superfi cial é 
uma propriedade física que refl ete uma maior atração entre as 
moléculas de um líquido do que entre as moléculas desse líquido 
e do gás adjacente. Na interface ar-líquido do pulmão, as molécu-
las de água são atraídas mais fortemente umas às outras do que ao 
ar acima delas. Isso cria uma força fi nal que direciona as moléculas 
de água em conjunto na interface. Se a interface é esticada sobre 
uma superfície curva, essa força atua fechando a curvatura. A lei 
de Laplace quantifi ca essa força: a pressão necessária para manter 
a curva aberta (neste caso, representada por uma esfera) é direta-
mente proporcional à tensão superfi cial da interface e inversamen-
te proporcional ao raio da esfera (Fig. 9.7).
Quadro 9.2 Defesas pulmonares
I. Defesas inespecífi cas
 1. Mecanismos de drenagem
 a. Tosse
 b. “Escada rolante” mucociliar
 2. Secreções
 a. Traqueobrônquica (muco)
 b. Alveolar (surfactante)
 c. Componentes celulares (lisozima, complemento, proteínassurfactantes, defensinas)
 3. Defesas celulares
 a. Não-fagocitárias
 Epitélio das vias respiratórias de condução
 Epitélio respiratório terminal
 b. Fagocitárias
 Fagócitos sanguíneos (monócitos)
 Fagócitos teciduais (macrófagos alveolares)
 4. Defesas bioquímicas
 a. Inibidores da proteinase (inibidor da α1-protease, inibidor da 
 leucoprotease secretória)
 b. Antioxidantes (p. ex., transferrina, lactoferrina, glutation,
 albumina)
II. Defesas imunológicas específi cas
 1. Mediada por anticorpos (Respostas imunológicas dependentes 
 do linfócito B)
 a. Imunoglobulina secretora (IgA)
 b. Imunoglobulinas séricas
 2. Apresentação de antígenos aos linfócitos
 a. Macrófagos e monócitos
 b. Células dendríticas
 c. Células epiteliais
 3. Respostas imunocelulares (dependentes do linfócito T)
 a. Mediada por citocina 
 b. Citotoxicidade celular direta
 4. Respostas imunocelulares não-linfocitárias
 a. Dependente do mastócito
 b. Dependente do eosinófi lo
192 / CAPÍTULO 9
O surfactante é uma mistura de fosfolipídios (predomi-
nantemente o dipalmitoilfosfatidilcoline [DPPC]) e proteínas. 
Essas moléculas hidrofóbicas deslocam as moléculas de água 
da interface ar-líquido, reduzindo assim a tensão superfi cial. 
Essa redução tem três implicações fi siológicas: primeiro, ela di-
minui a pressão de recuo elástico dos pulmões, minimizando, 
desse modo, a pressão necessária para infl á-los. Isto resulta na 
redução do trabalho de respiração. Segundo, permite que as 
forças de superfície variem com a área da superfície alveolar, 
promovendo assim a estabilidade alveolar e protegendo contra 
a atelectasia (Fig. 9.7). Terceiro, limita a redução da pressão 
hidrostática no interstício pericapilar, causada pela tensão su-
perfi cial. Isto reduz as forças que promovem a transudação do 
líquido e a tendência ao acúmulo de edema intersticial.
Estados patológicos podem resultar de mudanças no recuo 
elástico do pulmão relacionado com um aumento na compla-
cência (enfi sema), um decréscimo na complacência (fi brose 
pulmonar; Fig. 9.8), ou uma ruptura do surfactante com um 
aumento nas tensões superfi ciais (síndrome da angústia respira-
tória na infância [SARI]).
Propriedades dinâmicas: fl uxo e resistência
A infl ação dos pulmões deve superar três forças opositoras: 
o recuo elástico, incluindo as tensões superfi ciais; a inércia do 
sistema respiratório; e a resistência do fl uxo de ar. Por ser a 
40
Vo
lu
m
e
(%
 da
 in
su
fla
çã
o m
áx
im
a)
Pressão (cm H2O)
Solução
salina
Def
Inf
Ar100
50
0
10 20 30
r
P
T
P = 2T
r
r
P T
Fig. 9.7 A importância da tensão superfi cial. Se dois alvéolos 
conectados têm a mesma tensão superfi cial, então, quanto me-
nor o raio, maior a pressão que tende a murchar a esfera. Isso 
pode levar à instabilidade alveolar, com unidades pequenas se 
esvaziando dentro das maiores. Caracteristicamente, os alvéo-
los não têm a mesma tensão superfi cial, porque elas variam de 
acordo com a área de superfície, como resultado da presença do 
surfactante. Uma vez que a concentração relativa do surfactante 
na camada superfi cial da esfera aumenta, na medida em que o 
raio da esfera diminui, o efeito do surfactante está aumentado 
nos baixos volumes pulmonares. Isso tende a contrabalançar o 
aumento da pressão necessária para manter os alvéolos abertos 
em volumes pulmonares menores estabilizando-os, porque, por 
outro lado, podem tender a se esvaziarem uns dentro dos ou-
tros. Desse modo, o surfactante, além de outras funções, pro-
tege contra o esvaziamento regional de unidades pulmonares, 
uma condição conhecida como atelectasia. (r, raio dos alvéolos; 
T, tensão superfi cial; P, pressão do gás.)
Fig. 9.6 Efeito das tensões superfi ciais sobre a complacência 
pulmonar: um simples experimento demonstrando o efeito da 
tensão superfi cial na interface ar-líquido dos pulmões extraídos 
de um gato. Quando infl ados com solução salina, não existem 
forças superfi ciais a superar e os pulmões são mais complacen-
tes, assim como não demonstram diferenças (histerese) entre as 
curvas de infl ação e de defl ação. Quando infl ado com ar, a pres-
são necessária para distender o pulmão é maior em todos os vo-
lumes. A diferença entre as duas representa a contribuição das 
tensões superfi ciais. Existe também uma histerese pronunciada, 
que refl ete o surfactante recrutado no líquido alveolar durante a 
infl ação (Inf), onde ele posteriormente reduz as tensões superfi -
ciais durante a defl ação (Def). (Reproduzido, com autorização, de 
Morgan TE: Pulmonary surfactant. N Engl J Med 1971;284:1185.)
Vo
lu
m
e 
(l)
Pressão estática transorgânica (cm H2O)
Ca
pa
cid
ad
e 
vit
al
 (%
)Sistema
respiratório
Parede torácicaCPT
VT
CFR
VR
VM
Pulmão
4
6
2
10
50
100
25
0
0
0
75
–20 –10 20 30 40
Fig. 9.5 Interação das propriedades volume-pressão dos pul-
mões e da parede torácica. O volume pulmonar em repouso 
(capacidade funcional residual [CFR]) representa o ponto de 
equilíbrio onde o recuo elástico do pulmão (tendência a cair 
para dentro) e a parede torácica (tendência para sair) estão exa-
tamente balanceados. Outros volumes pulmonares também po-
dem ser defi nidos pela referência a este diagrama. A capacidade 
pulmonar total (CPT) é o ponto onde os músculos inspiratórios 
não podem produzir força sufi ciente para superar o recuo elás-
tico dos pulmões e da parede torácica. O volume residual (VR) 
é o ponto onde os músculos expiratórios não podem produzir 
força sufi ciente para superar o recuo elástico da parede torácica. 
A complacência é calculada verifi cando a inclinação dessas re-
lações volume-pressão em um volume específi co. Observe que 
a complacência pulmonar é maior para baixos volumes pulmo-
nares, mas diminui consideravelmente acima de 66% da capa-
cidade vital. (Reproduzido, com autorização, de Staub NC: Basic 
Respiratory Physiology. Churchill Livingstone, 1991.)
DOENÇA PULMONAR / 193
grande número de pequenas vias respiratórias organizadas em 
paralelo. Sob condições normais, suas resistências se somam 
reciprocamente, diminuindo sua contribuição total para a re-
sistência das vias respiratórias.
A resistência das vias respiratórias é determinada por di-
versos fatores. Muitos estados de doença afetam a tonicidade 
do músculo liso brônquico e causam broncoconstrição, pro-
duzindo um estreitamento anormal das vias respiratórias. As 
vias respiratórias também podem ser estreitadas por hipertrofi a 
(bronquite crônica) ou infi ltração (sarcoidose) de sua muco-
sa. Fisiologicamente, a tração radial do interstício pulmonar 
suporta as vias respiratórias e aumenta seus calibres à medida 
que aumenta o volume pulmonar. Contrariamente, com a di-
minuição do volume pulmonar, o calibre da via respiratória 
também diminui e a resistência ao fl uxo do ar aumenta. Os 
pacientes com obstrução do fl uxo de ar geralmente respiram 
com volumes pulmonares grandes, em um esforço para maxi-
mizar o recuo elástico pulmonar; isso aumenta o calibre da via 
respiratória e assim minimiza a resistência. 
As análises em termos de fl uxos laminares e turbulentos su-
põem que as vias respiratórias são tubos rígidos. Na verdade, 
eles são fortemente compressíveis. A compressibilidade das vias 
respiratórias as expõe ao importante fenômeno do fl uxo inde-
pendente de esforço. É uma antiga observação clínica que o 
nível de fl uxo de ar durante a expiração pode ser aumentado, 
com esforço, apenas até determinado ponto. Além desse pon-
to, ulteriores aumentos no esforço não aumentam os níveis do 
fl uxo. A explicação para esse fenômeno encontra-se no conceito 
de ponto de igual pressão.
A pressão pleural é geralmente negativa (subatmosférica) du-
rante a respiração tranqüila.A pressão peribronquiolar que cir-
cunda as vias respiratórias condutoras refl ete na pressão pleural. 
Dessa forma, durante a respiração tranqüila, as vias respiratórias 
são circundadas por pressão negativa que ajuda a mantê-las aber-
tas. A pressão pleural e peribronquiolar podem se tornar positi-
vas durante a expiração forçada. Nesse caso, as vias respiratórias 
são circundadas por pressão positiva. O ponto de igual pressão 
ocorre onde a pressão dentro da via respiratória equivale à pres-
são peribronquiolar que a circunda, conduzindo à instabilidade 
e ao potencial colapso da via respiratória (Fig. 9.9).
O ponto de igual pressão não é um local anatômico, mas 
um resultado funcional que ajuda a esclarecer diferentes me-
canismos de obstrução do fl uxo de ar. É devido à pressão con-
dutora do fl uxo de ar expiratório que o pulmão tem pressão de 
recuo elástico, uma redução na pressão de recuo conduzirá à 
cessação do fl uxo nos volumes superiores dos pulmões. Os pa-
cientes com enfi sema perdem o recuo elástico do pulmão e po-
dem ter o fl uxo expiratório gravemente comprometido, mesmo 
com as vias respiratórias com calibre normal. Ao contrário, um 
aumento na pressão de recuo irá se opor à compressão dinâmi-
ca. Os pacientes com fi brose pulmonar podem ter um aumento 
anormal dos níveis de fl uxo apesar dos volumes bastante redu-
zidos dos pulmões. A presença de doenças nas vias respiratórias 
aumenta a queda na pressão ao longo das vias respiratórias e 
pode gerar um ponto de igual pressão nos volumes superiores 
dos pulmões.
O trabalho da respiração
A quantidade de energia necessária para manter os múscu-
los respiratórios durante a respiração tranqüila é pequena, apro-
ximadamente 2% do consumo de oxigênio basal. Em humanos 
normais, o aumento da ventilação consome relativamente pouco 
inércia insignifi cante, o trabalho da respiração pode ser dividi-
do entre o trabalho para superar as forças elásticas e o trabalho 
para superar a resistência ao fl uxo.
A resistência ao fl uxo depende da natureza do fl uxo. Sob 
condições de fl uxo laminar ou aerodinâmico, a resistência 
é descrita pela equação de Poiseuille: a resistência é direta-
mente proporcional ao comprimento da via respiratória e à 
viscosidade do gás, e inversamente proporcional ao raio eleva-
do à quarta potência. Uma redução do raio da via respiratória 
pela metade induz a um aumento de 16 vezes na resistência do 
ar. O calibre da via respiratória é, por conseguinte, o principal 
determinante da resistência dessa via sob condições de fl uxos 
laminares. Sob condições de fl uxo turbulento, a pressão de 
direcionamento necessária a atingir uma dada taxa de fl uxo é 
proporcional ao quadrado da taxa de fl uxo. O fl uxo turbulento 
depende também da densidade do gás e não da sua viscosidade.
A maior parte da resistência à respiração normal surge nos 
brônquios médios e não nos bronquíolos menores (Fig. 9.2). 
Existem dois motivos principais para esta descoberta que con-
traria as evidências. Primeiro, o fl uxo de ar no pulmão nor-
mal não é laminar e sim turbulento, pelo menos da boca para 
as pequenas vias respiratórias periféricas. Desse modo, onde 
o fl uxo é maior (no brônquio segmentar e subsegmentar), a 
resistência depende sobretudo das taxas de fl uxo. Existe uma 
transição para fl uxo laminar ao aproximar-se dos bronquíolos 
terminais, em conseqüência do aumento da área da seção reta 
e da diminuição das taxas de fl uxo (Fig. 9.3). Nos bronquíolos 
respiratórios e nos alvéolos, não há um fl uxo volumoso de gás 
e o seu movimento ocorre por difusão. Nas pequenas vias res-
piratórias periféricas, seu calibre é o principal determinante da 
resistência. O calibre das pequenas vias respiratórias periféricas 
é bastante pequeno, porém, repetitivas ramifi cações criam um 
Vo
lu
m
e 
pu
lm
on
ar
 (l
)
Pressão transpulmonar (cm H2O)
Enfisema
Normal
Fibrose
1
2
3
4
5
40
0
0
6
7
8
10 20 30
Fig. 9.8 As curvas estáticas pressão-volume expiratório em pes-
soas normais e em pacientes com enfi sema e fi brose pulmonar. 
No enfi sema, a anormalidade fi siológica subjacente é um au-
mento signifi cativo na complacência pulmonar. Esses pacientes 
tendem a respirar com volumes pulmonares muito elevados. 
Aqueles com fi brose pulmonar apresentam pulmões não-com-
placentes e respiram com baixo volume pulmonar. (Modifi cado 
e reproduzido, com autorização, de Pride NB, Mackem PT: Lung 
mechanics in disease. Em: Vol III, Parte 2, do Handbook of Physiol-
ogy. Seção 3. Respiratory System. Fishman AP [editor]. American 
Physiological Society, 1986.)
194 / CAPÍTULO 9
oxigênio até que atinja 70 ℓ/min. Nos pacientes com doen-
ças pulmonares, as necessidades energéticas são maiores no 
repouso e aumentam signifi cativamente durante os exercícios. 
Os pacientes com enfi sema podem não estar aptos a superar o 
dobro das suas ventilações, porque o oxigênio necessário para a 
respiração excede o adicional disponível para o corpo.
Uma ventilação-minuto constante pode ser alcançada atra-
vés de múltiplas combinações entre freqüências respiratórias e 
volumes de ar respirados. As duas componentes do trabalho 
respiratório — forças elásticas e resistência ao fl uxo de ar — são 
afetadas de maneiras opostas pelas mudanças na freqüência e 
na profundidade da respiração. A resistência elástica é minimi-
zada pela respiração rápida, superfi cial; as forças de resistência 
são minimizadas pela respiração lenta, de grande volume de ar 
respirado. A Fig. 9.10 mostra como essas duas componentes 
podem ser somadas para oferecer um trabalho total de respi-
ração para diferentes freqüências em uma ventilação-minuto 
constante. O ponto de ajuste da respiração é aquele em que o 
trabalho total de respiração é minimizado. Em humanos nor-
mais, isso ocorre com uma freqüência de aproximadamente 15 
respirações/min. Em diferentes doenças, esse modelo é alterado 
para compensar a anormalidade fi siológica subjacente.
Distribuição ventilação-perfusão
O ar inalado não é distribuído igualmente para todas as re-
giões do pulmão. No indivíduo saudável, isso se deve principal-
mente à geometria fractal das ramifi cações repetitivas das vias 
respiratórias e vasos, e aos efeitos da gravidade sobre a pressão 
pleural. A pressão pleural varia do ápice à base do pulmão em 
aproximadamente 0,25 cm H2O/cm. Ela é mais negativa no 
ápice e mais positiva na base. O efeito é substituído por uma 
distribuição anteroposterior no decúbito dorsal e muito dimi-
nuído (porém não-abolido) em ambientes de gravidade zero.
A ventilação regional é dependente da pressão regional pleu-
ral (Fig. 9.11). O aumento da pressão negativa no ápice pulmo-
nar causa maior expansão dos alvéolos apicais. Dada a forma da 
curva pressão-volume do pulmão, a complacência pulmonar é 
Patm. = 0
Ponto isobárico
+30
Palv. = +30
Ppl. = +20
+25
+20 +20
Fig. 9.10 Minimizando o trabalho de respiração. Este diagrama divide o trabalho total de respiração para a 
mesma ventilação mínima entre os componentes elástico e resistente. Nos estados patológicos que aumentam 
a força elástica (p. ex., fi brose pulmonar), o trabalho total é diminuído pela respiração rápida e superfi cial; com 
o aumento da resistência das vias respiratórias (p. ex., bronquite crônica), o trabalho total é diminuído pela 
respiração lenta e profunda. (Reproduzido, com autorização, de Nunn JF: Nunn’s Respiratory Physiology, 4a ed., 
Butterworth-Heinemann, 1993.)
Fig. 9.9 O conceito de ponto isobárico. Para o ar fl uir através 
de um tubo, deve haver uma diferença de pressão entre as duas 
extremidades. No caso de uma expiração forçada, com a glote 
aberta, essa pressão direcional é a diferença entre a pressão 
alveolar (a soma da pressão pleural e da pressão de recuo elásti-
co do pulmão) e a pressão atmosférica(assumida como zero). A 
resistência de fricção causa uma diminuição dessa pressão dire-
cional ao longo do comprimento das vias respiratórias conduto-
ras. Em algum ponto, a pressão direcional pode se igualar à pres-
são peribrônquica circundante; nesse caso, a pressão transmural 
resultante é zero. Isso defi ne o ponto isobárico. No fl uxo para 
baixo (em direção à boca), a partir do ponto isobárico, a pres-
são fora da via respiratória é maior do que a pressão direcional 
no interior da via respiratória. Essa pressão negativa resultante 
tende a fechar a via respiratória, resultando na compressão di-
nâmica. Quanto mais forçadamente se expira, mais se aumenta 
a pressão circundante das vias respiratórias passíveis de colapso. 
O fl uxo se torna independente do esforço. (Ppl., pressão pleural; 
PL, pressão de recuo elástico do pulmão; Palv., pressão alveolar; 
Patm., pressão atmosférica.)
Tr
ab
al
ho
 d
a 
re
sp
ira
çã
o
(un
ida
de
s a
rbi
trá
ria
s)
Freqüência respiratória (respirações/min)
Normal
Total
Total Total
Elástico
Elástico Elástico
Flux
o de
 ar Flu
xo
de
 ar
Resistência elástica
aumentada
Resistência das vias
respiratórias aumentada
105 15 20 105 15 20 105 15 20
DOENÇA PULMONAR / 195
maior nos volumes inferiores, e a ventilação é preferencialmen-
te distribuída aos lobos inferiores na CFR.
O fl uxo de sangue pulmonar é um sistema de baixa pressão 
que funciona em um campo gravitacional através de 30 cm 
verticais. A distribuição do fl uxo de sangue para os pulmões 
não é uniforme sob condições de repouso. Na posição vertical, 
há um acréscimo quase linear no fl uxo de sangue do ápice para 
a base pulmonar. Os detalhes da distribuição estão retratados 
na Fig. 9.12.
Além da gravidade, múltiplos fatores regulam o fl uxo de 
sangue. O mais importante é a vasoconstrição pulmonar hi-
póxica. As células do músculo liso das arteríolas pulmonares 
são sensíveis ao PCO2 alveolar (muito mais do que ao PCO2 ar-
terial). À medida que o PCO2 alveolar cai, ocorre uma cons-
trição arteriolar, um aumento na resistência local ao fl uxo e 
uma redistribuição do fl uxo para as regiões de alto PO2 alveolar. 
Esse é um mecanismo extremamente efi caz quando regionali-
zado. Ele pode diminuir bastante o fl uxo sanguíneo local sem 
um aumento signifi cativo da pressão arterial pulmonar média, 
quando afeta menos de 20% da circulação pulmonar. A hipo-
xia alveolar global resulta em hipertensão pulmonar.
A associação ventilação-perfusão
O papel funcional dos pulmões é colocar o ar ambiente bem 
próximo do sangue em circulação para permitir a troca gasosa 
por difusão simples. Para conseguir isso, o ar e o fl uxo sanguí-
neo devem ser direcionados para o mesmo local, ao mesmo 
tempo. Em outras palavras, a ventilação e a perfusão devem 
ser associadas. Uma falha na associação entre a ventilação e a 
perfusão, ou dissociação V
.
 /Q
.
 , está subjacente à maior parte das 
anormalidades na troca de O2 e CO2.
No indivíduo normal, o volume ventilatório típico em re-
pouso é de 6 ℓ/min. Aproximadamente 33% desta quantidade 
preenche as vias respiratórias condutoras e constitui o espaço 
morto ou a ventilação desperdiçada. Portanto, a ventilação 
alveolar no repouso é de cerca de 4 ℓ/min, enquanto o fl uxo 
sanguíneo arterial pulmonar é de 5 ℓ/min. Isso produz uma 
relação global de 0,8 entre a ventilação e a perfusão. Como 
mencionado anteriormente, nem a ventilação nem a perfusão 
são homogeneamente distribuídas. No repouso, ambas são 
preferencialmente distribuídas às regiões que necessitam, ainda 
que o aumento no fl uxo dependente da gravidade seja mais 
marcante na perfusão do que na ventilação. Portanto, a relação 
entre a ventilação e a perfusão é mais elevada no ápice e mais 
baixa na base (Fig. 9.13).
As alterações na distribuição das relações entre a ventila-
ção e a perfusão são extremamente importantes e subjacentes 
à diminuição funcional em vários estados patológicos. A distri-
buição pode favorecer relações V
.
 /Q
.
 altas, sendo o espaço morto 
alveolar a situação extrema (ventilação sem perfusão, ou V
.
 /Q
.
 = ∞); 
ou relações V
.
 /Q
.
 baixas, sendo o shunt a situação extrema (per-
fusão sem ventilação, ou V
.
 /Q
.
 = 0). Estas duas alterações afetam 
diferentemente a função respiratória.
Em indivíduos normais em repouso, aproximadamente 
33% da ventilação serve para preencher as vias respiratórias 
condutoras principais. Esse é o espaço anatômico morto; ele 
representa a ventilação para as áreas que não participam da tro-
ca gasosa. Se as regiões pulmonares de troca gasosa são venti-
ladas, porém não-perfundidas, como pode ocorrer na embolia 
pulmonar ou em várias formas de doença vascular pulmonar, 
essas regiões também falham em operar a troca gasosa. Elas 
são referidas como espaços mortos alveolares, ou ventilação 
desperdiçada (Fig. 9.14, painel inferior). Funcionalmente, al-
guma porcentagem do trabalho respiratório suporta então a 
ventilação que não participa da troca gasosa, reduzindo assim 
a efi ciência global da ventilação. Na ausência da compensação 
respiratória, um aumento do espaço morto alveolar irá causar 
distúrbios tanto na PO2, como na PCO2 arteriais: a PaO2 irá 
diminuir e PaCO2 irá aumentar. No entanto, devido ao centro 
de controle respiratório ser extremamente sensível a pequenas 
mudanças na PaCO2, a resposta mais comum a um aumento na 
Fig. 9.11 Distribuição da ventilação nos diferentes volumes pul-
monares. O efeito da gravidade e o peso do pulmão fazem com 
que a pressão pleural se torne mais negativa em direção ao ápice 
pulmonar. O efeito dessa mudança na pressão é aumentar a ex-
pansão do alvéolo apical. A: capacidade pulmonar total. Nos vo-
lumes pulmonares maiores, a curva de complacência pulmonar 
é achatada; os alvéolos estão quase homogeneamente expandi-
dos, porque diferenças de pressões causam pequenas alterações 
no volume pulmonar. B: capacidade funcional residual. Durante 
a respiração serena, os lobos inferiores estão na parte mais eleva-
da da curva volume-pressão. Essa complacência aumentada nos 
pequenos volumes justifi ca porque a ventilação na CFR é prefe-
rencialmente distribuída para os lobos inferiores. C: volume resi-
dual. Abaixo da capacidade funcional residual (CFR), pode haver 
unidades pulmonares dependentes, que são expostas a pressões 
pleurais positivas. Essas unidades podem se esvaziar, acarretan-
do áreas pulmonares que são perfundidas, mas não são ventila-
das. (Modifi cado e reproduzido, com autorização, de Murray JF: 
The Normal Lung, 2a ed., Saunders, 1986.)
+2
Vo
lu
m
e 
(%
)
Vo
lu
m
e 
(%
)
Vo
lu
m
e 
(%
)
Pressão pleural (cm H2O)
Pressão pleural (cm H2O)
Pressão pleural (cm H2O)
+10 0 –10 –20 –300
100
50
+10 0 –10 –20 –300
100
50
+10 0 –10 –20 –300
100
50
–24
–30
–8
–2
–4
C
A
B
196 / CAPÍTULO 9
ventilação desperdiçada é um aumento na ventilação-minuto 
total, que mantém a PaCO2 quase constante. A PaO2 está nor-
mal ou pode estar diminuída, se a fração de ventilação desper-
diçada for grande. A A–a ∆PO2 está aumentada (ver discussão 
adiante).
Um shunt ocorre quando a ventilação é eliminada, porém a 
perfusão continua, como pode acontecer com o pulmão atelec-
tasiado ou em áreas de consolidação pulmonar (alvéolos preen-
chidos com líquido ou restos infectados) (Fig. 9.14, painel B). 
Tal shunt direita-esquerda permite que o sangue venoso mis-
turado passe para a circulação arterial sistêmica sem entrar em 
contato com o gás alveolar. Isso causa caracteristicamente uma 
queda, tanto na PO2 como na PCO2. A causa pode ser observada 
no diagrama: a unidade respiratória remanescente é hiperventi-
lada em relaçãoao seu fl uxo sanguíneo (seta grande).
A hiperventilação de algumas regiões do pulmão pode com-
pensar um shunt através de outras regiões, mas apenas por um 
possível aumento da PCO2 e não pela queda na PO2. A razão 
está logo a seguir: o CO2 contido no sangue está linearmente 
relacionado e é inversamente proporcional à ventilação alveo-
lar. A ventilação aumentada em uma unidade respiratória pode 
Fig. 9.12 Efeito da alteração na pressão hidrostática sobre a distribuição do fl uxo sanguíneo pulmonar. O fl uxo sanguíneo capilar em dife-
rentes regiões do pulmão é governado por três pressões: pressão arterial pulmonar, pressão venosa pulmonar e pressão alveolar. A pressão 
arterial pulmonar deve ser maior que a venosa para manter a perfusão para a frente; existem, portanto, três arranjos possíveis dessas variá-
veis: Zona 1: Palv. > Part. > Pven.. Não há perfusão capilar nas áreas onde a pressão alveolar é maior que a pressão da perfusão capilar. Em razão 
de a pressão alveolar ser normalmente zero, isto só ocorre onde a pressão arterial pulmonar média é menor que a distância vertical a partir 
da artéria pulmonar. Zona 2: Part. > Palv. > Pven.. A pressão arterial pulmonar excede a pressão alveolar, porém a pressão alveolar excede a 
pressão venosa pulmonar. A pressão direcional ao longo dos capilares é dissipada pela resistência ao fl uxo, até que a pressão transmural seja 
negativa e ocorra a compressão. Então, esta zona de colapso regula o fl uxo, que é intermitente e dependente das variações da pressão ve-
nosa pulmonar. Zona 3: Part. > Pven. > Palv.. O fl uxo é independente da pressão alveolar, porque a pressão venosa pulmonar excede a pressão 
atmosférica. Zona 4: zona de compressão extra-alveolar. Em regiões dependentes do pulmão, a pressão intersticial pulmonar pode exceder 
a pressão arterial pulmonar. Nesse caso, o fl uxo capilar é determinado pela compressão dos vasos extra-alveolares. O lado direito do diagra-
ma mostra uma distribuição quase contínua do fl uxo sanguíneo do topo do pulmão até a base, demonstrando que no pulmão normal não 
existem zonas individualizadas. O pulmão normal humano em CFR expande 30 cm verticais, metade desta distância está acima da artéria 
pulmonar e do átrio esquerdo; e pressões arteriais pulmonares representativas são de 11 a 33 cm H2O, com uma média de 19 cm de H2O. 
Portanto, em humanos na posição ortostática, não existe nenhuma zona 1 fi siológica, sendo a diástole tardia uma possível exceção. A pres-
são atrial esquerda varia 11 cm H2O e é sufi ciente para criar condições de zona 3 nos 66% da distância entre o coração e o ápice pulmonar. No 
entanto, em pacientes que se submetem à ventilação mecânica de pressão positiva, a pressão alveolar não é atmosférica. Sob condições de 
pressão fi nal expiratória positiva (PFEP), a Palv. pode ser de 15 a 20 cm H2O. Isso altera potencialmente toda a distribuição do fl uxo de sangue 
pulmonar. (Reproduzido, com autorização, de Murray JF: The Normal Lung, 2a ed., Saunders, 1986.)
1 Colapso
2 Queda d’água
3 Distenção
4 Pressão
intersticial
Ápice
Part. = Palv.
D
is
tâ
nc
ia
Pven. = Palv.
Base
Fluxo sanguíneo
%
 d
o 
vo
lu
m
e 
pu
lm
on
ar
Costela número
0,15
0,10
0,05
Fluxo sanguíneo
Ventilação
Base Ápice
VA/Q
V A
/Q
1
2
3
5 4 23
Fig. 9.13 Variação da distribuição da ventilação-perfusão da 
base para o ápice pulmonar. As duas linhas retas refl etem o 
progressivo aumento da ventilação e da perfusão. A inclinação 
é mais pronunciada para a perfusão. Portanto, a relação entre a 
ventilação e a perfusão é menor na base e maior no ápice. (Repro-
duzido, com autorização, de West JB: Respiratory Physiology: The 
essentials, 4a ed., Williams e Wilkins, 1990.)
DOENÇA PULMONAR / 197
reduzir o CO2 contido no sangue que deixa aquela unidade. O 
conteúdo de CO2 da mistura é a média das duas unidades. Por 
ser a PCO2 diretamente proporcional ao conteúdo de CO2, o 
conteúdo reduzido de CO2 das unidades hiperventiladas com-
pensa a falta de ventilação do espaço morto.
O conteúdo de O2 no sangue não é linearmente relacionado 
com a ventilação alveolar (Fig. 9.15). O formato sigmóide da 
curva de dissociação oxigênio-hemoglobina indica que o sangue 
é quase totalmente saturado com oxigênio na ventilação basal. 
O aumento da ventilação em uma das unidades respiratórias 
não aumenta signifi cativamente o O2 contido no sangue que 
deixa aquela unidade. O conteúdo de O2 no sangue que deixa 
uma área com baixa relação V
.
 /Q
.
 é a média entre o conteúdo 
normal de oxigênio no sangue e o conteúdo de oxigênio con-
tido no sangue não-saturado, do shunt. O conteúdo reduzido 
de oxigênio da mistura tende a permanecer na porção íngreme 
da curva de dissociação oxigênio-hemoglobina. O resultado é 
que pequenas quedas no conteúdo de oxigênio levam a grandes 
quedas na PO2.
A dissociação ventilação-perfusão ocorre comumente entre 
os extremos dos shunts e a ventilação desperdiçada. O efeito 
das mudanças na distribuição das relações V
.
 /Q
.
 sobre os gases 
do sangue arterial pode ser prognosticado a partir da discussão 
das circunstâncias limítrofes (Fig. 9.16). No alto da Fig. 9.16 
se encontra uma unidade respiratória onde em um lado (B) a 
ventilação foi reduzida mas a perfusão foi mantida. Isso defi ne 
uma área de baixa relação V
.
 /Q
.
 . O efeito sobre a função pul-
monar pode ser entendido através de sua divisão em uma área 
com uma relação V
.
 /Q
.
 normal (A) e outra área com sangue 
shuntado (C). O efeito fi siológico das áreas com baixa relação 
V
.
 /Q
.
 é similar ao efeito dos shunts: hipoxemia sem hipercapnia. 
A diferença entre eles também pode ser vista nesses esquemas. 
O sangue shuntado passa sem contato com o ar inspirado; por-
tanto, nenhuma quantidade adicional de oxigênio fornecido ao 
ar inspirado irá reverter a queda da PO2 arterial sistêmica. Uma 
área de baixa relação V
.
 /Q
.
 entra em contato com o ar inspirado e 
pode ser revertida com o aumento de oxigênio inspirado. O shunt 
verdadeiro é o caso limítrofe de uma área com baixa V
.
 /Q
.
 onde a 
relação é igual a zero.
Na base da Fig. 9.16 se encontra uma unidade respiratória 
onde de um lado o fl uxo sanguíneo estaria diminuído (B), po-
rém a ventilação foi mantida. Isso defi ne uma área com uma 
elevada V
.
 /Q
.
 . O efeito na função pulmonar pode ser entendido 
através da divisão da unidade em uma área com uma relação V
.
 /Q
.
 
normal (A) e (desta vez) uma área de ventilação desperdiçada 
(C). Conforme esperado, o efeito das elevadas relações V
.
 /Q
.
 é 
aumentar a quantidade de ventilação necessária para manter a 
PCO2 arterial normal. Em decorrência do sistema de controle da 
respiração ser bastante sensível a pequenas mudanças na PaCO2 
e os pulmões apresentarem uma enorme capacidade de excesso, 
o efeito fi siológico de áreas com elevada relação V
.
 /Q
.
 é aumen-
tar a respiração para manter a PaCO2. Isso pode ser feito de 
Fig. 9.15 Curva de dissociação hemoglobina-oxigênio. pH 7,40, 
temperatura 38°C. (Reproduzido, com autorização, de Comroe JH 
Jr et al.: The Lung: Clinical Physiology and Pulmonary Function, 2a 
ed., Year Book, 1962.)
Fig. 9.14 Três modelos de relação ventilação-perfusão. Nesta 
representação esquemática, os círculos representam as unida-
des respiratórias, com tubos retratando as vias respiratórias con-
dutoras. Os canais coloridos representam o fl uxo sanguíneo pul-
monar, que entra no leito capilar como sangue venoso misturado 
(escuro) e o deixa como sangue arterial (claro). As setas grandes 
demonstram a distribuição do gás inspirado; as setas pequenas 
mostram a difusão de O2 e CO2. No caso idealizado (A), as PO2 
e PCO2 quedeixam ambas as unidades são idênticas. Ver B e C. 
Ver o texto para detalhes. (Reproduzido, com autorização, de 
Comroe J: Physiology of Respiration, 2a ed., Year Book, 1974.)
O2
dissolvido
(ml/dl)
Po
rc
en
ta
ge
m
 d
e 
sa
tu
ra
çã
o
da
 h
em
og
lo
bi
na
 p
el
o 
O
2
PO2 (mmHg)
PO2
(mmHg)
% Sat
de Hb
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
1101009080706050403020100
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
13,5
35
57
75
83,5
89
92,7
94,5
96,5
97,5
0,03
0,06
0,09
0,12
0,15
0,18
0,21
0,24
0,27
0,30
Espaço morto
alveolar
Ventilação
uniforme
Sangue venoso
misturado
Fluxo sanguíneo
uniforme
Sangue arterialIDEAL
Nenhuma
ventilação
até A
Fluxo sanguíneo
uniforme para
A e B
Shunt absoluto
Nenhum
fluxo sanguíneo
para A
Ventilação
uniforme para
A e B
BA
BA
BA
A
B
C
198 / CAPÍTULO 9
forma inconsciente, e se transforma em um problema clínico 
quando o indivíduo não consegue manter uma ventilação-mi-
nuto aumentada.
Os gases do sangue arterial detectam os principais distúr-
bios da função respiratória. Uma tentativa de estimar anorma-
lidades mais sutis das trocas gasosas corresponde ao cálculo da 
diferença entre as PO2 alveolar e arterial. Isso é referido como 
A–a ∆PO2 ou A–a DO2. Durante a associação V
.
 /Q
.
 normal, a 
membrana alveolar-capilar permite um equilíbrio completo en-
tre as tensões de oxigênio no alvéolo e no fi nal do capilar. Não 
obstante, existe um pequeno A–a ∆PO2 nos indivíduos normais 
como um resultado de shunt direita-esquerda através das veias 
brônquicas e das veias de Th ebesius da cavidade esquerda do 
coração. Isso responde por aproximadamente 2% do débito 
cardíaco em repouso e leva a uma A–a ∆PO2 normal de 5 a 
8 mmHg. Aumentando a fração da concentração do oxigênio 
inspirado (FiO2) se aumenta este valor: uma A–a ∆PO2 normal 
respirando 100% de oxigênio é aproximadamente 100 mmHg. 
Um aumento no A–a ∆PO2 refl ete as áreas de baixa relação 
V
.
 /Q
.
 , incluindo os shunts. Isso aumenta com a idade, possivel-
mente como um resultado do fechamento das vias respiratórias 
dependentes com uma conseqüente alteração em direção às 
baixas relações V
.
 /Q
.
 .
Controle da respiração
Os pulmões infl am e desinfl am passivamente em resposta 
às mudanças na pressão pleural. Portanto, o controle sobre a 
respiração situa-se no controle dos músculos estriados — prin-
cipalmente o diafragma, mas também os intercostais e a parede 
abdominal — que alteram a pressão pleural.
Esses músculos estão tanto sob o controle autônomo, como 
o voluntário. O ritmo da respiração espontânea é originado no 
tronco cerebral, especifi camente em vários grupos de neurônios 
interconectados na medula. A pesquisa sobre a geração do rit-
mo respiratório identifi cou que ele se origina nos neurônios no 
complexo pré-Bötzinger. Eles são inspiratórios ou expiratórios e 
podem disparar cedo, tarde ou de modo acelerado durante o ciclo 
respiratório. O seu resultado integrado é um sinal eferente através 
do nervo frênico (diafragma) e nervos espinhais (intercostais e pa-
rede abdominal) para gerar a contração e o relaxamento rítmicos 
da musculatura respiratória. O resultado é a respiração espontânea 
sem controle consciente. No entanto, pelo acompanhamento da 
respiração, o leitor ou a leitora poderá controlar sua respiração. A 
alimentação, a fala, o canto, o nado, a defecação, todas dependem 
do controle voluntário sobre a respiração automática.
A. ESTÍMULO SENSORIAL
A freqüência, a profundidade e o tempo da respiração es-
pontânea são modifi cados pela informação fornecida ao centro 
respiratório, tanto pelo sensores químicos, como pelos mecâni-
cos (Fig. 9.17).
Existem quimiorreceptores na vascularização periférica e no 
interior do tronco cerebral. Os quimiorreceptores periféricos 
são os corpos carotídeos, localizados na bifurcação das artérias 
carótidas comuns e os corpos aórticos, próximos ao arco da 
aorta. Os corpos carotídeos são particularmente importantes 
nos humanos. Eles funcionam como sensores da oxigenação 
arterial. Há um aumento gradativo no disparo do corpo caro-
tídeo em resposta a uma diminuição da PaO2. Essa resposta é 
mais acentuada abaixo de 60 mmHg. Um aumento na PaCO2 
ou uma queda no pH arterial potencializa a resposta do corpo 
carotídeo às diminuições da PaO2.
Nos humanos, os corpos carotídeos são os únicos responsá-
veis pela ventilação aumentada observada em resposta à hipoxia. 
Fig. 9.16 Dissociação ventilação-perfusão. (Áreas escuras, desoxigenadas; áreas 
claras, oxigenadas.) Ver o texto para detalhes. (Reproduzido, com autorização, de 
Comroe J: Physiology of Respiration, 2a ed., Year Book, 1974.)
Ventilação
não-uniforme
Fluxo sanguíneo
uniforme
Sangue venoso
misturado
Sangue
arterial Shunt
Ventilação
uniforme
Fluxo sanguíneo
não-uniforme
Sangue venoso
misturado
Sangue
arterial
Espaço morto
alveolar
BA
BA
DOENÇA PULMONAR / 199
A ressecção bilateral do corpo carotídeo, que tem sido efetuada 
para o tratamento da dispnéia incapacitante e pode ocorrer como 
uma conseqüência não-intencional da tromboendoarterectomia 
da carótida, resulta em uma perda completa desse controle ven-
tilatório hipóxico. A resposta a um aumento na PaCO2 perma-
nece intacta. Os quimiorreceptores centrais medeiam a resposta 
às mudanças na PaCO2. Existe uma crescente evidência de que 
esses quimiorreceptores estejam amplamente dispersos através 
do tronco cerebral. Eles são separados dos neurônios que geram 
o ritmo respiratório. O aumento da resposta ventilatória à eleva-
ção da PaCO2 é mediada pelas mudanças nos quimiorreceptores 
do pH. A barreira hematencefálica permite a livre difusão do 
CO2, mas não dos íons de hidrogênio. O CO2 é hidratado para 
ácido carbônico, o qual ioniza e diminui o pH do cérebro. Os 
quimiorreceptores centrais provavelmente respondem a essas 
mudanças na concentração de íons de hidrogênio intracelular.
Existem vários receptores elásticos pulmonares localizados no 
músculo liso e na mucosa das vias respiratórias, cujas fi bras afe-
rentes são levadas para o nervo vago. Eles descarregam em res-
posta à distensão pulmonar. O aumento de volume pulmonar 
diminui a freqüência respiratória aumentando o tempo expira-
tório. Isso é conhecido como o refl exo de Hering-Breuer. Existem 
fi bras C amielínicas localizadas próximas aos capilares pulmonares 
(daí o nome de receptores justacapilares [J]). Essas fi bras estão em 
repouso durante a respiração normal, mas podem ser diretamente 
estimuladas pela administração intravenosa de fármacos irritantes, 
como a capsaicina. Eles parecem estimular o aumento do esfor-
ço respiratório no edema intersticial e na fi brose pulmonar. O 
movimento esquelético, transmitido pelos propriorreceptores das 
articulações, músculos e tendões, causa um aumento na respiração 
e pode ter algum papel na elevação da ventilação relacionada com 
o exercício. Finalmente, existem receptores musculares fusifor-
mes no diafragma e nos músculos intercostais, que fornecem a 
retroalimentação para a força muscular. Eles podem estar envol-
vidos na sensação de dispnéia quando o trabalho da respiração é 
desproporcional à ventilação.
B. RESPOSTAS INTEGRADAS
Sob condições normais em pessoas saudáveis, a concen-
tração de íons de hidrogênio na região dos quimiorreceptores 
centrais determina o esforço respiratório. Mudanças no pH do 
quimiorreceptor são amplamente determinadas pela PaCO2. 
Sob condições normais, a PaO2 não é uma parte importante do 
controle basal do esforço respiratório.
A respiração é estimulada pela queda da PaO2, pelo aumento 
da PaCO2, ou pelo aumento da concentração de íons de hidro-
gênio no sanguearterial (queda do pH arterial).
A ventilação aumenta aproximadamente 2 a 3 ℓ/min a cada 
1 mmHg acrescentado na PaCO2. Essa resposta (Fig. 9.18) 
ocorre primeiro através da sensibilização dos receptores do cor-
po carotídeo. O corpo carotídeo aumentará seus disparos em 
resposta a um acréscimo na PaCO2, até mesmo na ausência de 
mudanças na PaO2. Isso responde por aproximadamente 15% 
da resposta ventilatória à hipercapnia. A maioria das respostas é 
mediada pelas mudanças no pH na região dos quimiorrecepto-
res centrais. Mudanças no pH arterial são aditivas às mudan-
ças na PaCO2. As curvas de resposta ao CO2 em condições de 
acidose metabólica têm um declive idêntico, mas são deslocadas 
para a esquerda. A resposta ventilatória ao aumento da PaCO2 
Fig. 9.17 Representação esquemática do sistema de controle 
respiratório. As correlações entre o controlador do SNC, os efeto-
res e os sensores estão demonstradas, assim como as conexões 
entre esses componentes. (Reproduzido, com autorização, de Ber-
ger AJ et al.: Regulation of respiration. N Engl J Med 1977; 297:92, 
138, 194.)
CO
NT
RO
LA
DO
R
EF
EI
TO
S
SE
NS
O
RE
S
Cérebro
(controle
voluntário)
Tronco
cerebral
(controle
automático)
Medula
Ef
er
en
te
s 
m
ot
or
es
re
sp
ira
tó
rio
s 
va
ga
is Eferentes motores
respiratórios espinhais
Pulmões e
vias respira-
tórias supe-
riores
Músculos da
respiração
ProprioceptoresPulmão e
receptores
das vias respiratórias superiores
Quimiorreceptores:
Arterial periférico
SNC medular
Ve
nt
ila
çã
o 
(l/
m
in
, B
TP
S)
PaCO2 (mmHg)
PaO2 40
PaO2 55
PaO2 100
0
25
40
50
50
75
100
Fig. 9.18 Resposta ventilatória ao CO2. As curvas representam 
mudanças na ventilação mínima versus mudanças na PCO2 inspi-
rada, para valores diferentes de PO2 alveolar. Existe um aumento 
linear da ventilação com o aumento da PCO2. A taxa de aumento é 
maior para valores menores da PO2, mas as curvas iniciam de um 
ponto comum onde a ventilação deveria cessar em resposta à 
PCO2 diminuída. Em humanos acordados, o despertar mantém a 
ventilação, mesmo quando a PCO2 cai abaixo desse nível; quando 
levemente anestesiado, a apnéia pode ocorrer. No caso da acido-
se metabólica, o ponto de interseção é deslocado para a esquer-
da, porém a inclinação das linhas permanece aparentemente 
inalterada. Isso indica que os efeitos da acidose metabólica são 
separados e somados aos efeitos de acidose respiratória. (TPCS, 
temperatura e pressão corporal, saturada com vapor d’água.) 
(Reproduzido, com autorização, de Ganong WF: Review of Medical 
Physiology, 22a ed., McGraw-Hill, 2005.)
200 / CAPÍTULO 9
diminui com a idade, com o sono, com o condicionamento 
aeróbico e com o aumento do trabalho respiratório.
A resposta individual à hipoxemia é extremamente variável. 
Normalmente, existe um pequeno aumento da ventilação até 
que a PaO2 caia abaixo de 50 a 60 mmHg. Neste ponto, existe 
um rápido aumento na ventilação que alcança seu máximo em 
aproximadamente 32 mmHg. Abaixo deste nível, decréscimos 
ulteriores na PaO2 levam à diminuição da ventilação. A resposta 
à hipoxia é afetada pela PaCO2. Um aumento na PCO2 alveolar 
irá alterar a curva de resposta isocapnêmica ao O2 para cima e 
para a direita (Fig. 9.19).
Uma queda na concentração arterial de íons de hidrogênio 
aumenta a ventilação-minuto. Essa resposta resulta principal-
mente da estimulação dos corpos carotídeos e é independen-
te das mudanças na PaCO2. Na ausência de corpos carotídeos, 
existe uma resposta à acidose metabólica grave. Supõe-se que 
essa resposta é mediada pelos quimiorreceptores centrais; isso 
pode representar uma quebra da barreira hematencefálica.
C. SITUAÇÕES ESPECIAIS
1. Hipercapnia crônica — nos pacientes com hipercapnia 
crônica, o pH cerebral volta ao normal através das alterações 
compensatórias nos níveis de bicarbonato. Isso torna os qui-
miorreceptores centrais menos sensíveis a posteriores mudanças 
na PaCO2 arterial. Nessa situação, a ventilação mínima de um 
paciente pode depender dos estímulos tônicos dos corpos caro-
tídeos. Se a esses pacientes forem administradas elevadas con-
centrações de oxigênio inspirado, isso poderá reduzir a resposta 
do corpo carotídeo e levar a uma queda na ventilação-minuto. 
Em casos raros, pode ser grave o sufi ciente para causar um rápi-
do acréscimo na PaCO2 e o coma.
2. Hipoxia crônica — a residência durante um longo período 
em local de altitude elevada — ou a apnéia do sono com repeti-
dos episódios de grave dessaturação de oxigênio — pode dimi-
nuir a resposta ventilatória hipóxica. Nesses indivíduos, o desen-
volvimento de doença pulmonar e hipercapnia pode remover 
qualquer estímulo endógeno à respiração. Esse modelo é visto 
nos pacientes com a síndrome da obesidade-hipoventilação.
3. Exercício — o exercício pode aumentar a ventilação-minuto 
até 25 vezes acima do nível de repouso. Em um indivíduo saudá-
vel, o exercício vigoroso, porém abaixo do extremo, caracteristica-
mente não causa nenhuma mudança, ou apenas um leve aumento 
na PaO2 como resultado do aumento do fl uxo sanguíneo pulmo-
nar e da melhor combinação entre ventilação e perfusão, sem 
nenhuma mudança ou apenas uma pequena queda na PaCO2. 
No entanto, mudanças na oxigenação arterial não são um fator 
subjacente ao aumento da ventilação em resposta ao exercício. 
Não é conhecida com precisão a razão para o aumento da resposta 
ventilatória. Os dois fatores contribuintes são o aumento na pro-
dução de dióxido de carbono e o aumento da descarga aferente 
dos propriorreceptores das articulações e dos músculos.
AUTO-AVALIAÇÃO
12. Quais são os componentes do recuo elástico pul-
monar? Qual é o papel do surfactante?
13. Quais as três forças opositoras que devem ser supe-
radas normalmente para a insufl ação pulmonar?
14. Quais são os quatro fatores que afetam a resistên-
cia da via respiratória?
15. Quais são os componentes do trabalho da respi-
ração?
16. Que fatores regulam a ventilação, e quais regulam 
a perfusão?
17. Como estão normalmente combinadas a ventila-
ção e a perfusão?
18. Quais são os efeitos dos níveis de troca de CO2 e O2 
no controle respiratório?
■ FISIOPATOLOGIA DE ALGUMAS 
DOENÇAS PULMONARES
DOENÇAS PULMONARES OBSTRUTIVAS: 
ASMA E DOENÇA PULMONAR 
OBSTRUTIVA CRÔNICA DPOC
O problema fi siológico fundamental nas doenças obstrutivas 
é o aumento na resistência ao fl uxo de ar como um resultado da 
Fig. 9.19 Resposta ventilatória isocapnêmica à hipoxia. Estas 
curvas representam mudanças na ventilação mínima versus 
mudanças na PO2 alveolar, quando a PCO2 alveolar é mantida 
constante em 37, 44, ou 49 mmHg. Quando a PCO2 está na faixa 
normal (37 a 44 mmHg), existe um pequeno aumento na ventila-
ção, mesmo que a PCO2 esteja reduzida entre 50 e 60 mmHg. Essa 
resposta não é linear, como é para a PCO2 aumentada, mas se as-
semelha a uma hipérbole assintótica retangular para a ventilação 
infi nita (na PO2 nos últimos 30s) e a ventilação sem a estimulação 
tônica a partir dos seios carotídeos (que ocorre com PO2 acima de 
500 mmHg). Não está mostrada a diminuição da ventilação míni-
ma, que ocorre com a hipoxia máxima, (valor da PO2 abaixo de 
30 mmHg) como resultado da depressão do centro respiratório. 
(Reproduzido, com autorização, de Ganong WF: Review of Medical 
Physiology, 22a ed., McGraw-Hill, 2005.)
Ve
nt
ila
çã
o 
(l/
m
in
, B
TP
S)
PaO2 (mmHg)
PaCO2 37
0
20
40
50
PaCO2 44
PaCO2 49
30
40
60
10
20 60 80 140100 120
DOENÇA PULMONAR / 201
redução do calibre das vias respiratórias condutoras. Essa resis-
tência aumentada pode ser causada por processos (1) dentro do 
lúmen, (2) na parede da via respiratória, ou (3) nasestruturas 
de suporte que circundam a via respiratória. Exemplos de obs-
trução luminal incluem o aumento de secreção observado na 
asma e na bronquite crônica. O espessamento e o estreitamen-
to da parede da via respiratória podem resultar da infl amação 
observada tanto na asma, como na bronquite crônica, ou da 
contração do músculo liso brônquico na asma. O enfi sema é o 
exemplo clássico da obstrução causada pela perda da estrutura 
de suporte circundante, com o colapso da via respiratória resul-
tante da destruição do tecido elástico pulmonar. Ainda que as 
causas e a apresentação clínica dessas doenças sejam distintas, 
os elementos comuns de sua fi siologia são instrutivos.
1. Asma
Apresentação clínica
A asma é uma doença infl amatória da via respiratória asso-
ciada à obstrução do fl uxo de ar, caracterizada pela presença 
de sintomas intermitentes, que incluem os sibilos, a constrição 
torácica, encurtamento da respiração (dispnéia), e a tosse, junto 
com hipersensibilidade brônquica demonstrável. A exposição a 
determinados alergênios ou a vários estímulos inespecífi cos ini-
cia uma cascata de eventos da ativação celular nas vias respirató-
rias, resultando em processos infl amatórios, tanto agudos como 
crônicos, mediados por uma variedade complexa integrada de 
citocinas liberadas localmente e de outros mediadores. A libe-
ração desses mediadores pode alterar o tônus e a sensibilidade 
do músculo liso das vias respiratórias, produzir hipersecreção 
mucosa, e danifi car o epitélio da via respiratória. Esses even-
tos patológicos resultam cronicamente em anormalidades da 
arquitetura e da função da via respiratória.
É inerente à defi nição de asma a possibilidade de uma va-
riação considerável na magnitude e na manifestação da doença 
entre os indivíduos através do tempo. Por exemplo, ao passo 
que muitos pacientes asmáticos têm sintomas pouco freqüen-
tes e leves, outros podem ter sintomas prolongados de grande 
gravidade. De forma semelhante, estímulos desencadeadores 
ou exacerbadores podem variar signifi cativamente entre os pa-
cientes.
Etiologia e epidemiologia
A asma é a doença crônica pulmonar mais comum, afetando 
entre 15 a 17% da população. Os níveis de maior prevalência 
são relatados na Austrália e na Nova Zelândia; nos EUA, a pre-
valência é de 3 a 5%. A asma é mais comum em crianças e ocor-
re mais freqüentemente em meninos do que em meninas. Os 
dados relativos às mortes decorrentes de asma são incompletos 
e algo variáveis, mas sugerem uma tendência no sentido de um 
aumento na taxa de mortalidade nas décadas recentes — isso 
apesar de uma maior disponibilidade de tratamentos farmaco-
lógicos mais efi cazes. Várias explicações têm sido apresentadas, 
incluindo os efeitos colaterais deletérios dos medicamentos e a 
crescente exposição à poluição domiciliar e industrial.
A atopia, ou produção de anticorpos imunoglobulina E (IgE) 
em resposta à exposição a alergênios, é comum em asmáticos e 
desempenha um papel na evolução da doença. A asma tem sido 
convencionalmente dividida entre asma intrínseca e extrínse-
ca, dependendo da presença ou ausência, respectivamente, de 
atopia concomitante. Existem algumas diferenças características 
entre os dois grupos, como, na asma intrínseca, a idade mais 
avançada dos primeiros sintomas, a falta de sensibilização alér-
gica aparente através dos testes e a tendência para uma maior 
gravidade da doença. No entanto, os dois tipos compartilham 
os achados patológicos de infl amação da via respiratória, hiper-
responsividade e obstrução, de modo que a distinção não se 
tem mostrado útil na prática clínica.
A anormalidade fundamental na asma é o aumento da reati-
vidade das vias respiratórias aos estímulos. Conforme esboçado 
no Quadro 9.3, existem vários agentes desencadeadores conhe-
cidos da asma. Esses podem ser categorizados em linhas gerais 
como (1) mediadores fi siológicos ou farmacológicos das respos-
tas das vias respiratórias asmáticas, (2) alergênios que podem 
induzir a infl amação e a reatividade das vias respiratórias em 
indivíduos sensibilizados, e (3) agentes ou estímulos físico-quí-
micos que produzem a hiper-reatividade das vias respiratórias. 
Alguns desses agentes desencadeadores irão produzir reações 
apenas em asmáticos (p. ex., exercício, adenosina), enquanto 
outros produzem caracteristicamente reações exageradas em as-
máticos, que podem ser usadas para distinguí-los dos normais 
sob condições controladas de teste (p. ex., histamina, metacoli-
na; ver discussão adiante).
Os asmáticos têm caracteristicamente respostas iniciais e 
tardias a estímulos desencadeadores. Na resposta asmática ini-
cial, acontece o estreitamento da via respiratória dentro de 10 a 
15 min após a exposição, e a recuperação após 60 min. Algumas 
vezes isso pode ser seguido de uma resposta asmática tardia, que 
aparece de 4 a 8 h depois de um estímulo inicial. Mesmo que os 
mecanismos produtores dessas duas respostas sejam diferentes, 
eles são parte de um processo comum de infl amação da via 
respiratória.
Patogenia
Não existe um mecanismo único conhecido que sirva para 
explicar a ocorrência da asma em todos os indivíduos. Exis-
tem, no entanto, eventos em comum que caracterizam o pro-
cesso patológico que produz a asma. É importante reconhecer 
o papel central da infl amação da via respiratória na evolução 
da asma.
Os eventos iniciais nas respostas asmáticas das vias respira-
tórias são a ativação das células infl amatórias locais, principal-
mente dos mastócitos e dos eosinófi los. Isso pode ocorrer por 
Quadro 9.3 Asma: fatores desencadeantes
Mediadores fi siológicos e farmacológicos da contração do músculo 
liso normal
Histamina
Metacolina
Trifosfato de adenosina
Agentes físico-químicos
Exercício; hiperventilação com ar frio e seco
 Poluentes do ar
 Dióxido de enxofre
 Dióxido de nitrogênio
 Infecções respiratórias virais (p. ex., infl uenza A)
 Ingeríveis
 Propranolol
 Ácido acetilsalicílico, AINE
Alergênios
Agentes de baixo peso molecular (p. ex., penicilina, isocianatos, ani-
dridos, cromato)
Moléculas orgânicas complexas (p. ex., animais raivosos, partículas de 
poeira, enzimas, partículas de madeira)
202 / CAPÍTULO 9
mecanismos específi cos dependentes da IgE ou indiretamente 
via outros processos (p. ex., estímulos osmóticos e exposição 
a produtos químicos irritantes). Os mediadores de ação agu-
da, incluindo os leucotrienos, as prostaglandinas e a histamina, 
induzem rapidamente a contração do músculo liso, a hiperse-
creção de muco, a vasodilatação com vazamento endotelial e a 
formação de edema local. As células epiteliais também parecem 
estar envolvidas nesse processo, liberando leucotrienos e pros-
taglandinas, assim como as citocinas infl amatórias sob ativação. 
Alguns desses mediadores pré-formadores atuam rapidamente 
e são possuidores de atividade quimiotáxica, recrutando células 
infl amatórias adicionais, como eosinófi los e neutrófi los para a 
mucosa da via respiratória.
Um processo crítico que acompanha esses eventos agudos 
consiste no recrutamento, multiplicação, e ativação das células 
imunoinfl amatórias através das ações da rede de citocinas e qui-
miocinas localmente liberadas. As citocinas e as quimiocinas 
participam em uma complexa e prolongada série de eventos 
que resultam na perpetuação da infl amação da via respiratória 
local e na hipersensibilidade (Quadro 9.4). Esses eventos in-
cluem a promoção do crescimento dos mastócitos e dos eosinó-
fi los, o infl uxo e a proliferação dos linfócitos T, e a diferencia-
ção dos linfócitos B em células plasmáticas produtoras de IgE e 
IgA. Atualmente, um importante componente desse processo 
parece ser a diferenciação dos linfócitos T auxiliadores do 
fenótipo TH 2. Esses linfócitos TH 2, através de sua produção 
de citocinas, incluindo as IL-3, IL-4, IL-5,