CAPÍTULO 39 - RESPIRAÇÃO - PRINCÍPIOS FÍSICOS DA TROCA GASOSA; DIFUSÃO DE OXIGÊNIO E DIÓXIDO DE CARBONO ATRAVÉS DA MEMBRANA RESPIRATÓRIA

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UNIDADE VII – Respiração 
 40 – Princípios Físicos da Troca 
Gasosa; Difusão de Oxigênio e 
Dióxido de Carbono Através da 
Membrana Respiratória 
 
- Deve ocorrer a ventilação e posterior 
difusão do oxigênio dos alvéolos para o 
sangue pulmonar e difusão do dióxido 
de carbono na direção oposta, para fora 
do sangue. 
 
FÍSICA DA DIFUSÃO GASOSA E 
PRESSÕES PARCIAIS DOS GASES 
 
- Gases envolvidos são moléculas 
simples, livres para a difusão que ocorre 
devido a energia cinética das mesmas. 
- A pressão é diretamente proporcional 
à concentração das moléculas de gás. 
- A intensidade de difusão de cada gás 
depende de sua pressão parcial. 
 
- Gases dissolvidos na água também 
exercem pressão! 
- A pressão parcial de um gás dissolvido 
é determinada pela sua concentração e 
coeficiente de solubilidade. 
 
- Lei de Henry: a pressão parcial é 
diretamente proporcional à [gás 
dissolvido] e inversamente proporcional 
ao coeficiente de solubilidade. 
- CO2 tem coeficiente de solubilidade 
maior que o O2, logo, exerce menor 
pressão. 
 
- Há difusão entre os gases na fase 
gasosa nos alvéolos e na fase dissolvida 
no sangue pulmonar. 
- A intensidade com a qual as moléculas 
dissolvidas no sangue escapam para os 
alvéolos depende da sua pressão parcial 
no sangue. 
 
- Difusão efetiva: determinada pela 
diferença entre as pressões parciais. 
 
- Pressão de vapor: pressão parcial 
exercida pelas moléculas de água para a 
fase gasosa (depende da temperatura 
da água). 
 
# A DIFERENÇA DE PRESSÃO CAUSA 
DIFUSÃO EFETIVA DE GASES ATRAVÉS 
DOS LÍQUIDOS 
 
- Algumas moléculas conseguem se 
mover da área de baixa pressão para a 
área de alta pressão. 
- Difusão efetiva = nº de moléculas que 
se movem da área de maior para menor 
pressão – nº de moléculas que se move 
na direção oposta. 
- O nº de moléculas que se move na 
direção oposta é proporcional à 
“diferença de pressão que causa 
difusão” (pressão parcial do gás entre as 
duas áreas). 
 
 Quantificando a Intensidade 
Efetiva de Difusão nos Líquidos 
 
- Além da diferença de pressão, outros 
fatores afetam a difusão gasosa em 
líquido: 
 
(1) Solubilidade do gás no líquido; 
(2) Área de corte transversal do 
líquido; 
(3) Distância pela qual o gás precisa 
se difundir; 
(4) Peso molecular do gás; 
(5) Temperatura do líquido. 
 
 As composições dos ares 
alveolar e atmosférico são 
diferentes 
 
- O ar atmosférico é diferente do 
alveolar por: 
 
 
(1) O ar alveolar é substituído 
apenas parcialmente pelo ar 
atmosférico a cada respiração; 
(2) O oxigênio é absorvido pelo 
sangue pulmonar do ar alveolar; 
(3) O dióxido de carbono se difunde 
do ar pulmonar para os alvéolos; 
(4) O ar atmosférico seco que entra 
nas vias respiratórias é 
umidificado antes de atingir os 
alvéolos. 
 
# UMIDIFICAÇÃO DO AR NAS VIAS 
RESPIRATÓRIAS 
 
- Na medida em que a pressão total nos 
alvéolos não consegue ultrapassar a 
pressão atmosférica, o vapor de água 
dilui todos os gases no ar inspirado. 
 
# O AR ALVEOLAR É RENOVADO 
LENTAMENTE PELO AR ATMOSFÉRICO 
 
- O volume do ar alveolar substituído 
por ar atmosférico a cada respiração é 
de 1/7 do total (necessárias múltiplas 
respirações para ocorrer a troca da 
maior parte do ar alveolar). 
- Isso é importante para evitar 
mudanças repentinas nas 
concentrações de gases no sangue 
(variações de CO2 , O2 e pH). 
 
# CONCENTRAÇÃO DE OXIGÊNIO E 
PRESSÃO PARCIAL 
 
- O oxigênio é absorvido dos alvéolos 
pelo sangue pulmonar e vindo da 
atmosfera. 
- Logo, a [oxigênio] nos alvéolos e sua 
pressão parcial são controladas pela 
intensidade de absorção de oxigênio 
pelo sangue e intensidade de entrada de 
novo oxigênio nos pulmões pelo 
processo ventilatório. 
 
- Um aumento acentuado na ventilação 
alveolar não aumenta a PO2 alveolar 
acima de 149 mmHg desde que a pessoa 
esteja respirando ar atmosférico normal 
no nível da pressão do mar (PO2 máxima 
no ar umidificado com essa pressão). 
 
# CONCENTRAÇÃO E PRESSÃO PARCIAL 
DE CO2 NOS ALVÉOLOS 
 
- O CO2 é removido dos alvéolos pela 
ventilação constantemente. 
- A PCO2 alveolar aumenta diretamente 
na proporção da excreção de CO2. 
- A PCO2 alveolar diminui na proporção 
inversa da ventilação alveolar. 
 
- Portanto, as concentrações e as 
pressões parciais, tanto do O2 quanto do 
CO2, nos alvéolos são determinadas 
pelas intensidades de absorção ou 
excreção dos dois gases e pelo valor da 
ventilação alveolar! 
 
 Ar expirado 
 
- Sua composição é determinada: pela 
quantidade de ar expirado do espaço 
morto e, de ar alveolar. 
- Ar alveolar é a última porção do ar 
expirado. 
 
 Difusão de gases através da 
membrana respiratória 
 
- Unidade respiratória: “lóbulo 
respiratório” = bronquíolo respiratório, 
duetos alveolares, átrios e alvéolos. 
- Gases alveolares próximos ao sangue 
dos capilares pulmonares. 
- A troca gasosa entre o ar alveolar e o 
sangue pulmonar se dá através das 
membranas de todas as porções 
terminais dos pulmões, e não apenas 
nos próprios alvéolos. 
- “Membrana respiratória”/ “membrana 
pulmonar”. 
- Camadas da membrana respiratória: 
 
(1) Camada de líquido revestindo o 
alvéolo com surfactante; 
(2) Epitélio alveolar; 
(3) Membrana basal epitelial. 
(4) Espaço intersticial delgado; 
(5) Membrana basal capilar; 
(6) Membrana endotelial capilar. 
 
- Espessura é muito fina! 
 
# FATORES QUE AFETAM A 
INTENSIDADE DA DIFUSÃO GASOSA 
ATRAVÉS DA MEMRBANA 
RESPIRATÓRIA 
 
- Fatores que determinam a rapidez 
com que um gás atravessará a 
membrana: 
 
(1) Espessura da membrana; 
- Pode aumentar em função de edema, 
os gases deverão atravessar a 
membrana e o líquido. 
- Doenças que causam fibrose 
aumentam a espessura da membrana 
respiratória. 
- Inversamente proporcional. 
 
(2) Área superficial da membrana; 
- Remoção de um pulmão, enfisema. 
- Troca gasosa comprometida até 
mesmo sob repouso. 
 
(3) Coeficiente de difusão do gás; 
- Depende da solubilidade do gás na 
membrana. 
 
(4) Diferença de pressão parcial do 
gás entre os lados da membrana 
- É medida da tendência efetiva das 
moléculas do gás em se moverem 
através da membrana. 
 
 
# CAPACIDADE DE DIFUSÃO DA 
MEMBRANA RESPIRATÓRIA 
 
- Capacidade de difusão da membrana 
respiratória = volume de gás que se 
difundirá através da membrana a cada 
minuto, para a diferença de pressão 
parcial de 1 mmHg. 
- É a capacidade da membrana 
respiratória de trocar um gás entre os 
alvéolos e o sangue pulmonar. 
 
- Durante exercício intenso ou em 
condições que aumentem muito o FS 
pulmonar e a ventilação alveolar, a 
capacidade de difusão do oxigênio 
aumenta devido: 
 
(1) Abertura de capilares 
pulmonares ou dilatação extra 
dos capilares já abertos; 
(2) Melhor relação entre ventilação 
dos alvéolos e a perfusão dos 
capilares alveolares com sangue 
(proporção ventilação-
perfusão). 
 
 O Método do CO 
 
- A capacidade de difusão do oxigênio 
pode ser calculada a partir de medidas 
da PO2 alveolar, da PO2, no sangue 
capilar pulmonar e da intensidade de 
captação do oxigênio pelo sangue. 
- Calcula-se a capacidade de difusão do 
O2 a partir da capacidade de difusão do 
CO. 
 
- Método CO: pequena quantidade de 
CO é respirada pelos alvéolos e sua a 
pressão parcial é medida no ar alveolar. 
- A pressão do CO no sangue é aprox. 
zero porque a hemoglobina se combina 
com esse gás tão rápido que sua pressão 
não tem tempo de se estabelecer. 
 
 
- Capacidade de difusão do O2 = 
capacidade de difusão do CO x 1,23 
(coeficiente de difusão do O2). 
 
 Efeito da Proporção Ventilação-
Perfusão na Concentração de 
Gás Alveolar 
 
- Podem haver áreas perfundidas e não 
ventiladas e áreas ventiladas mas não 
perfundidasno pulmão. 
- Essas áreas comprometem a troca 
gasosa mesmo que a ventilação total e o 
FS pulmonar total estejam normais. 
 
* Proporção ventilação-perfusão: 
expressa por VA/Q. 
 
(1) Pressões Parciais Alveolares 
quando VA/Q é normal 
- A troca de O2 e CO2 é quase ideal. 
 
(2) Pressões Parciais Alveolares 
quando VA/Q é igual a infinito 
- Quando existe ventilação adequada, 
mas zero perfusão. 
- Não há troca gasosa!!! 
- Os gases alveolares não entram em 
equilíbrio com o sangue venoso e o ar 
alveolar fica quase igual ao ar inspirada 
umidificado. 
 
(3) Pressões Parciais Alveolares 
quando VA/Q é igual zero 
- Quando a ventilação é zero, mas existe 
perfusão. 
- O ar nos alvéolos entra em equilíbrio 
com O2 e CO2 no sangue, porque esses 
gases se difundem entre o sangue e o 
capilar alveolar. 
- À medida que o sangue que circula nos 
capilares é sangue venoso que retorna 
aos pulmões, é com os gases nesse 
sangue que os alveolares entram em 
equilíbrio! 
 
 
 
 Conceito de Derivação 
Fisiológica 
 
- Quando VA/Q está abaixo do normal. 
- Ocorre ventilação inadequada para 
oxigenar completamente o sangue que 
flui pelos capilares alveolares (parte do 
sangue venoso que passa pelos 
capilares não é oxigenada). 
- Essa fração é denominada “sangue 
derivado”. 
- Sangue adicional flui pelos vasos 
brônquicos (e não pelos capilares) 
também é sangue derivado, não 
oxigenado. 
- Derivação fisiológica: montante 
quantitativo total de sangue derivado 
por minuto é denominado. 
- Quanto maior a derivação fisiológica, 
maior a quantidade de sangue que não 
consegue ser oxigenada enquanto 
atravessa os pulmões. 
 
 “Espaço Morto Fisiológico” 
 
- Quando há ventilação, mas baixo FS 
alveolar, existe mais oxigênio disponível 
nos alvéolos do que pode ser 
transportado para fora pelo sangue 
circulante. 
- A ventilação desses alvéolos é 
desperdiçada. 
- A ventilação das áreas de espaço 
morto anatômico das vias respiratórias 
também é desperdiçada. 
- A soma desses dois tipos de ventilação 
desperdiçada é denominada “espaço 
morto fisiológico”. 
 
 Anormalidades da Proporção 
Ventilação-Perfusão 
 
- Ápice pulmonar: FS e ventilação 
diminuídos em comparação com a base, 
porém, a diminuição do fluxo sanguíneo 
é mais considerável. 
- Há um grau moderado de espaço 
morto fisiológico nessa área. 
 
- Base pulmonar: há um pouco menos de 
ventilação do que FS. 
- Pequena fração de sangue não 
consegue ser oxigenado, representando 
derivação fisiológica. 
 
- As desigualdades da ventilação e da 
perfusão diminuem a efetividade dos 
pulmões nas trocas de O2 e CO2. 
 
* VA/Q na DPOC 
- Enfisema: faz com que paredes 
alveolares sejam destruídas. 
- Conforme os bronquíolos são 
obstruídos, os alvéolos não são 
ventilados (VA/Q próxima de zero). 
- Onde as paredes alveolares foram 
destruídas mas ainda resta ventilação, 
esta é desperdiçada. 
- DPOC: algumas áreas exibem 
derivação fisiológica séria e outras, 
espaço morto fisiológico sério. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Giovanna Mallmann