Aula 19 - Princípios físicos de troca.ppt

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Princípios Físicos de Troca Gasosa na Membrana Respiratória
Professora Ms. Janne Marques Silveira
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Leis de Difusão
- Para haver difusão é necessário um gradiente de concentração
e membrana semi-permeável
- Os gases de importância respiratória são altamente solúveis em
lipídios 
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Leis de Difusão 
Lei de Fick
K = constante de difusão
A = área (superfície) para troca
ΔP (P1-P2) = diferença de concentração
D= espessura da membrana
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Leis de Difusão 
Depende de:
- Pressão parcial do gás – quantidade de moléculas que colidem 
num mesmo local
 
- Solubilidade – facilidade que um gás tem de se ligar às moléculas
de água
 [ ] do gás pressão parcial
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Leis de Difusão
Lei de Henry
- Coeficiente de solubilidade pressão parcial
Ex.: 
CO2 = maior coeficiente de solubilidade e menor pressão parcial em uma
determinada concentração 
Pressão parcial do gás = [ ] do gás dissolvido
 coeficiente de solubilidade
Coeficiente de solubilidade e de difusão
O2 0,024 = 1,0
CO2 0,53 = 20,3
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Leis de Difusão
De qualquer forma a difusão de um gás ocorrerá do local de 
[ ] para o de [ ] para haver equilíbrio em ambos lados da 
membrana
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Composição do ar alveolar e sua relação com o ar atmosférico
Causas:
 - Substituição parcial do ar alveolar pelo atmosférico
 - Umidificação do ar seco que entra nos alvéolos
 - O2 absorvido pelo sangue
 - Difusão de CO2 dos tecidos para o alvéolo
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Composição do ar alveolar e sua relação com o ar atmosférico
- Ar atmosférico composto de N2 e O2, poucos CO2 e umidificação
- Ar atmosférico em direção aos alvéolos se torna umidificado
* Umidificação: gás misturado com as moléculas de água que 
recobrem internamente os alvéolos
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Composição do ar atmosférico e do ar alveolar
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Renovação do ar alveolar
- A cada inspiração ocorre substituição de somente ±15% do ar alveolar
- CFR 2,3l (VR = 1,1 le VRE = 2,1 l) – substituição de 350 ml a cada 
inspiração
- Substituição a cada inspiração (1/7 do total)
 
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Renovação do ar alveolar
- Substituição lenta – prevenir variações bruscas de pH
- Renovação depende da f e do VEM
VA= f x (VC-VEM)
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Concentrações de O2 e CO2 e suas pressões parciais
As [O2] e [CO2] dependem de:
- Quantidade de ar que entra e sai dos pulmões
- Quantidade de O2 absorvida pelos tecidos e de CO2 que sofre 
difusão dos tecidos para os alvéolos (remoção)
Ex.: atividade física = f utilização de O2 e produção de CO2
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Difusão de gases pela membrana respiratória
A- Membrana respiratória - Generalidades
- Membrana respiratória = superfície de troca
- 300 milhões de alvéolos = 50 a 100 m2
- Espessura = 0,2 a 0,6 micrômetro
- Quantidade de sangue = 60 a 140 ml (hemácias espremidas)
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Difusão de gases pela membrana respiratória
Membrana respiratória - Generalidades
- Líquido que reveste os alvéolos (surfactante)
- Epitélio alveolar
- Membrana basal do epitélio
- Membrana basal do endotélio
- Endotélio capilar
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Difusão de gases pela membrana respiratória
B- Unidade Respiratória
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Capacidade de difusão pela membrana respiratória
Princípios Físicos de Troca Gasosa
Lei de Fick
K = constante de difusão
A = área (superfície) para troca
ΔP (P1-P2) = diferença de concentração
D= espessura da membrana
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Capacidade de difusão pela membrana respiratória
- CO2 é mais solúvel e difunde 20x mais fácil (difusão com menor ΔP)
Valores de PO2
PAO2 = 104mmHg
PaO2 = 95mmHg
PvO2 = 40mmHg
PcelularO2 = 23mmHg
Valores de PCO2
Pcelular CO2 = 46mmHg
Pintersticial CO2 = 45mmHg
PvCO2 = 45mmHg 
PaCO2 = 40mmHg
PCAO2 = 40mmHg
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Capacidade de difusão pela membrana respiratória
- Durante atividade física há maior DC e difusão dos gases pelo descolapso 
de capilares, fluxo de zona 3 em todo pulmão (melhor relação V/Q)
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VA/Q
Fluxo
(L / min)
Base				Topo
VA
Q
VA/Q
Princípios Físicos de Troca Gasosa
Relação V/Q
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Efeito da relação V/Q na [ ] de gás alveolar
Relação V/Q
A - V/Q = 1 = Ventilação e perfusão iguais
 - Valores de PAO2 e PACO2 de 104 e 40mmHg (valores do sg. arterial)
B - V/Q = 0 = Shunt, desvio ou derivação = ventilação ausente e com perfusão
 - Sangue que passa sem ser oxigenado
 - Hipoventilação, atelectasia, derivação fisiológica
 - Valores de PAO2 e PACO2 igual a do sg. venoso (sg. Chega nos alvéolos, mas não faz troca)
C - V/Q = infinito - Espaço Morto = ventilação normal e sem perfusão
 - Desperdício da ventilação
 - Hemorragias e Hiperinsuflação
 - Zona 1 de fluxo - patológica
 - Zona 2 de fluxo (ápice durante a diástole ventricular – posição sentada ou ortostática)
 - Valores de PAO2 de 149mmHg (ar chega, mas não oxigena o sg. Nem passa CO2 do sangue para o alvéolo porque não tem perfusão)
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Efeito da relação V/Q na [ ] de gás alveolar
Shunt - Valores do sg venoso 
Equilíbrio do O2 e CO2 do sangue
Espaço morto – não há fluxo para transportar o O2 para fora dos alvéolos nem há difusão de CO2 porque não há perfusão
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PCO2
PO2
 40 60 80 100 120 140
60
40
20
 0
LOW V/Q
HIGH V/Q

0
Efeito da relação V/Q na [ ] de gás alveolar
Princípios Físicos de Troca Gasosa
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O2 40
CO2 45
O2 104
CO2 40
O2 149
CO2 0
Ar ambiente
PO2= 149mmHg PCO2  0
Shunt (V/Q = 0)
PO2= 40mmHg 
PCO2= 45mmHg
Normal (V/Q = 0)
PO2= 104mmHg 
PCO2= 40mmHg
Efeito espaço morto (V/Q = i)
PO2= 149mmHg 
PCO2= 0mmHg
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
A pressão parcial de O2 depende da altitude
- Nível do mar = 760mmHg (PAO2 = 104 mmHg)
- Alto do Everest = 250mmHg (PAO2 = 53mmHg)
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Princípios Físicos de Troca Gasosa
Questões:
1- Fale dos determinantes da difusão de acordo com a lei de Fick.
2- Fale sobre a relação solubilidade e pressão parcial do gás de acordo com a Lei de Fick e sua aplicação em relação ao O2 e CO2.
3- Fale sobre a composição do ar alveolar e doa ar atmosférico e o porquê das diferenças. 
4- O ar alveolar é substituído totalmente a cada respiração? Justifique.
5- De que depende as concentrações alveolares de O2 e CO2. Justifique e exemplifique.
6- Fale sobre a capacidade de difusão dos gases na membrana respiratória.
7- Características e componentes da membrana respiratória.
8- Quais os componentes da unidade respiratória.
9- O edema pulmonar compromete a difusão? Justifique de acordo com as leis de difusão.
10- Fale sobre a relação V/Q ou seja, as diferenças regionais de fluxo e ventilação. O que é 
shunt e espaço morto e as características de cada um detalhadamente. Para complementar e 
facilitar compare os gráficos dos slides 20, 21 e 22.
11-Fale como se comporta a relação V/Q durante a atividade física. Justifique 
fisiologicamente.