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Fisiologia Humana VENTILAÇÃO E PERFUSÃO 1 Sumário Introdução ...........................................................................................................................................2 Objetivo................................................................................................................................................2 1. Ventilação (V̇) ..............................................................................................................................2 2. Ventilação dos alvéolos .............................................................................................................2 2.1. Composição gasosa no nível dos alvéolos ......................................................................3 2.2. Composição gasosa no nível arterial ...............................................................................3 2.3. Distribuição da ventilação no pulmão .............................................................................3 3. Perfusão (Q̇) ................................................................................................................................3 3.1. Circulação pulmonar de sangue .......................................................................................4 4. Relação entre ventilação e perfusão ........................................................................................4 Exercícios .............................................................................................................................................5 Gabarito ...............................................................................................................................................5 Resumo ................................................................................................................................................5 2 Introdução Na apostila sobre mecânica pulmonar, conhecemos mais detalhadamente a mecânica dos nossos pulmões incluindo os mecanismos que regulam a circulação de ar. Nesta apostila, vamos estudar mais profundamente a ventilação, a perfusão e as relações entre elas. A ventilação é o processo pelo qual o ar é movido para dentro e para fora do pulmão. A perfusão refere-se ao processo de reoxigenação do sangue durante a sua passagem pelos nossos pulmões Objetivo • Conhecer as os mecanismos que atuam durante os processos de ventilação e perfusão. 1. Ventilação (V̇) Conforme vimos anteriormente, a ventilação refere-se ao processo pelo qual o ar é movido para dentro e para fora de nossos pulmões. A ventilação total é o volume de ar que entra ou sai de nossos pulmões por minuto e pode ser calculada através da multiplicação do número de respirações por minuto pelo volume de ar inspirado ou expirado por respiração. Este volume varia com a idade, o gênero, posição corporal e atividade metabólica. Geralmente, o volume de ar inspirado ou expirado por respiração é de cerca de 500 mL em adultos em repouso. Em crianças, esse volume pode ser de cerca de 3 a 5 mL/Kg. 2. Ventilação dos alvéolos A ventilação se inicia com o ar ambiente que é uma mistura dos gases N2 (79%) O2 (21%) e pequenas quantidades de CO2, argônio e outros gases inertes. No nível do mar (pressão atmosférica de 760 mmHg), a pressão parcial do O2, em nossas bocas no início da respiração é de cerca de 179 mmHg. Ao entrar em nossas vias aéreas, o ar é aquecido e umidificado. A adição de umidade exerce uma pressão parcial o que causa a diluição da pressão dos demais gases presentes. Desta forma, a pressão do O2 passa de 179 para 150 mmHg. Essa pressão seguirá constante até que o gás atinja os alvéolos. 3 2.1. Composição gasosa no nível dos alvéolos Quando o gás inspirado atinge os alvéolos de nossos pulmões, iniciam-se as trocas gasosas. Desta forma, o O2 se move dos alvéolos para os capilares e o CO2 faz o caminho inverso. Com o final da inspiração e a glote aberta, a pressão nos alvéolos é igual a atmosférica, porém, a composição dos gases foi alterada. Devido as trocas gasosas, a quantidade de O2 diminui e a da CO2 aumenta nos alvéolos. De uma maneira geral, a pressão de O2 passa de cerca de 150 para 100 mmHg e a de CO2 de 0 para 40 mmHg após as trocas gasosas. A pressão dos demais gases componentes do ar não sofre variação. 2.2. Composição gasosa no nível arterial A nível arterial, a pressão parcial de O2 é de cerca de 90 mmHg no sangue arterial sistêmico e de cerca de 40 mmHg no sangue venoso mesclado. Normalmente, a pressão parcial de CO2 a nível arterial é finamente regulada para permanecer ao redor de 40 mmHg. Um aumento na pressão parcial de CO2 resulta em acidose respiratória (quando o pH atinge valores abaixo de 7,35) e uma redução resulta em alcalose respiratória (quando o pH atinge valores acima de 7,45). Variações na pressão de CO2 podem ter grandes efeitos sobre a função celular quando associadas com variações no pH. Estes efeitos incluem alteração da atividade enzimática e de transporte de proteínas. 2.3. Distribuição da ventilação no pulmão A gravidade afeta a distribuição uniforme da ventilação em nossos pulmões. Desta forma, quando estamos em pé, a gravidade está puxando nossos pulmões para baixo. Assim, os alvéolos localizados próximo do ápice dos pulmões estão mais expandidos do que aqueles da base. Desta forma, os alvéolos da base recebem mais ventilação do que aqueles do ápice. A gravidade tem um menor efeito na distribuição da ventilação quando estamos deitados. 3. Perfusão (Q̇) Como vimos anteriormente, a perfusão é o processo de reoxigenação do sangue durante a sua passagem pelos pulmões. 4 3.1. Circulação pulmonar de sangue A circulação pulmonar de sangue se inicia no átrio direito de nosso coração. Dele, o sangue desoxigenado é bombeado para o ventrículo direito e, dali, vai para as artérias pulmonares. Esta artéria se ramifica nas artérias pulmonares direita e esquerda que levam o sangue para os pulmões direito e esquerdo, respectivamente. A partir deste ponto, o sangue passa por uma sequência de vasos ramificados cada vez menores que formam uma rede de capilares. As trocas gasosas acontecem nos capilares que circundam os alvéolos (rede alveolar-capilar) onde ambos estão bem próximos. O volume total em circulação pulmonar é de cerca de 500 mL. Destes, geralmente, cerca de 75 mL circulam pela rede alveolar-capilar. Durante o exercício físico, esse volume pode chegar a 200 mL devido a um aumento na pressão e no fluxo sanguíneo associado ao recrutamento de novos capilares. Após a oxigenação, o sangue deixa os alvéolos e passa por uma série de veias de calibre crescente até chegar ao átrio esquerdo de nosso coração. Dali, o sangue é bombeado para o ventrículo esquerdo e para o restante do nosso corpo. 4. Relação entre ventilação e perfusão A ventilação e a perfusão são fundamentais para o funcionamento adequado de nossos pulmões. A proporção entre ventilação e perfusão (chamada de proporção V̇/Q̇) é definida como a proporção entre a ventilação e o fluxo de sangue e pode ser calculada para um alvéolo, um grupo de alvéolos ou para todo o pulmão. Em condições normais, a ventilação alveolar é de cerca de 4 L/min. E o fluxo de sangue pelo pulmão é de aproximadamente 5 L/min. Desta forma, para o pulmão como um todo, a relação entre ventilação e perfusão é de aproximadamente 0,8. Porém, diferentes regiões do pulmãotêm distintas proporções V̇/Q̇. Desta forma, quando estamos em pé, a relação entre V̇/Q̇ é maior do que 1 no ápice do pulmão e menor do que 1 em sua base. Algumas doenças podem afetar a capacidade de realizar trocas gasosas do nosso sistema respiratório levando à insuficiência respiratória. Estas doenças são organizadas em dois grupos: aquelas que levam à hipóxia e aquelas que causam a hipercapnia. A hipóxia e caracterizada pela redução da pressão parcial de O2 e valores normais ou reduzidos da pressão parcial de CO2. Algumas doenças que podem levar a hipóxia são: a síndrome da insuficiência respiratória aguda (SARA), pneumonias, embolia pulmonar e edemas pulmonares. 5 A hipercapnia é caracterizada pelo aumento dos níveis de CO2 devido à falência respiratória. O aumento nos níveis de CO2 podem ser observados em pacientes com os pulmões normais, porém, com algum problema no sistema nervoso central. Algumas doenças que podem causar a hipercapnia são: lesões no sistema nervoso central (drogas depressoras, hipotireoidismo e apneia do sono central), doenças causadas por neurotoxinas (tétano e botulismo), distúrbios eletrolíticos e obesidade. Exercícios 1. Explique o que é o fenômeno da ventilação. 2. Explique o que é o fenômeno da perfusão. Gabarito 1. A ventilação refere-se ao processo pelo qual o ar é movido para dentro e para fora de nossos pulmões. 2. A perfusão é o processo de reoxigenação do sangue durante a sua passagem pelos pulmões. Resumo A ventilação refere-se ao processo pelo qual o ar é movido para dentro e para fora de nossos pulmões. A ventilação total é o volume de ar que entra ou sai de nossos pulmões por minuto e pode ser calculada através da multiplicação do número de respirações por minuto pelo volume de ar inspirado ou expirado por respiração. Este volume varia com a idade, o gênero, posição corporal e atividade metabólica. Quando o gás inspirado atinge os alvéolos de nossos pulmões, iniciam- se as trocas gasosas. Desta forma, o O2 se move dos alvéolos para os capilares e o CO2 faz o caminho inverso. Com o final da inspiração e a glote aberta, a pressão nos alvéolos é igual a atmosférica, porém, a composição dos gases foi alterada. Devido as trocas gasosas, a quantidade de O2 diminui e a da CO2 aumenta nos alvéolos. Normalmente, a pressão parcial de CO2 é finamente regulada para permanecer ao redor de 40 mmHg. Um aumento na pressão parcial de CO2 resulta em acidose respiratória e uma redução resulta em alcalose respiratória. Variações na pressão de CO2 podem ter grandes efeitos sobre a função celular quando associadas com variações no pH. A perfusão é o processo de reoxigenação do sangue durante a sua passagem pelos pulmões. A circulação pulmonar de sangue se inicia no átrio direito de nosso coração. Dele, o sangue desoxigenado é bombeado para o ventrículo direito e, dali, vai para as artérias pulmonares. Esta artéria se ramifica nas artérias pulmonares direita e esquerda que levam o sangue para os pulmões direito e esquerdo, respectivamente. A partir deste ponto, o sangue passa por uma sequência 6 de vasos ramificados cada vez menores que formam uma rede de capilares. As trocas gasosas acontecem nos capilares que circundam os alvéolos (rede alveolar-capilar) onde ambos estão bem próximos. A ventilação e a perfusão são fundamentais para o funcionamento adequado de nossos pulmões. A proporção entre ventilação e perfusão (chamada de proporção V̇/Q̇) é definida como a proporção entre a ventilação e o fluxo de sangue e pode ser calculada para um alvéolo, um grupo de alvéolos ou para todo o pulmão. 7 Referências bibliográficas KOEPPEN, BRUCE M., STANTON, BRUCE A. BERNE e LEVY: Fisiologia. 6ª edição. Editora ELSEVIER, Rio de Janeiro. 2009.
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