Difusão e transporte de gases respiratórios

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Davi Cassiano, 119B
Difusão e transporte de gases respiratórios
- A troca gasosa que ocorre na unidade alvéolo – capilar é realizada por difusão.
- Os movimentos de difusão dependem de diferenças de concentração entre os compartimentos.
- O conhecimento das pressões dos gases respiratórios no ar alveolar é que torna possível entender a difusão.
- As pressões dependem, entre outros aspectos, da composição do ar inspirado. 
-Biofísica dos gases respiratórios-
- Pressão atmosférica = somas das pressões parciais dos gases presentes. 760mmHg ao nível do mar. 
- Composição do ar: 
· 21% O2. Portanto, pO2 ≃ 160mmHg, 
· 0,04% CO2;
· 71% Nitrogênio;
-Movimento dos gases respiratórios-
- A entrada de ar no sistema se dá por movimento de massas/convecção.
- O fluxo ocorre por diferença de pressão entre atmosfera e alvéolos.
- A mecânica respiratória -ver aula do PP :’(- faz a pressão alveolar menor que a pressão atmosférica para que ocorra fluxo de ar.
- A velocidade do fluxo de ar diminui à medida que o ar passa em direção aos alvéolos devido ao aumento da área de sessão transversa total. 
- Nos alvéolos, o fluxo de massa cessa e predomina o movimento aleatório das moléculas, esse movimento determina a troca por difusão alvéolo/capilar.
-Gradiente alvéolo – capilar-
- Na unidade alvéolo capilar os gases se movem de acordo com seus gradientes de pressão individuais. 
- Assim, os gases podem se mover em direções distintas pois o movimento depende da diferença de pressão parcial de cada gás em separado, entre o alvéolo e o capilar. 
-Composição do ar alveolar-
- As pressões dos gases são diferentes nos alvéolos e na atmosfera. 
- A diferença se dá por conta de: 
· Umidificação do ar à medida que atrevesse as vias aéreas, então há uma mistura com vapor d’água. 
· O ar alveolar perde O2 para o capilar pois há contínua absorção por parte do capilar. Em contrapartida, ganha CO2 pela difusão no sentido contrário. 
· Em cada ventilação, o ar alveolar é parcialmente renovado. Então, há uma mistura do ar inspirado com o ar que já sofreu troca com o capilar.
-Pressão dos gases respiratórios-
-Unidade de troca gasosa-
- Além da pressão atmosférica e alveolar, é preciso conhecer a pressão venosa e artéria do O2 e CO2:
· pO2 veias sistêmicas(chega ao pulmão pela artéria pulmonar): ≃ 40mmHg.
· pCO2 venosa ≃ 45mmHG.
· Esse gradiente determina então o sentido do transporte. 
· A diferença de pressão do O2 é favorável à sua absorção pelo capilar.
· Já a diferença do CO2 é favorável à sua difusão para o interior do alvéolo.
· Assim o sangue é oxigenado ao longo do trajeto e as pressões de Oxigênio são equilibrados no alvéolo e no capilar.
· pO2 arterial (Pa O2) ≃ 100mmHg.
· pCO2 arterial(Pa O2) ≃ 40mmHG.
- À medida que o sangue entra na unidade alvéolo - capilar, a pO2 aumenta rapidamente e a pCO2 diminui.
- O equilíbrio se estabelece a cerca de 1/3 do trajeto no capilar. 
-Barreira de difusão: membrana respiratória-
- Formada pela:
· Camada de líquido que banha os alvéolos;
· Epitélio alveolar e membrana basal.
· Espaço intersticial.
· Membrana basal do endotélio.
· Endotélio do capilar.
- A difusão é definida por: 
· Diferença de pressão; 
· Solubilidade do gás.
· Área total de troca gasosa.
· Distância por onde deve ocorrer a difusão.
. Assim, o processo é passivo regido pela lei de Fick:
Vgás = A x D x 
-Vgás = velocidade de difusão dos gases.
- A = área total de troca.
- P1 – P2 = gradiente de pressão entre os lados.
- E = espessura da membrana
- D = constante de difusão. 
- A ventilação pulmonar mantém o gradiente de pressão. Fatores que interferem na ventilação (Ex.: aumento da resistência das vias aéreas ao fluxo de ar asma ) pode diminuir o gradiente provocando baixa oxigenação do sangue. 
- As propriedades da barreira (área total e espessura) podem sofrer variações(fisiológicas ou patológicas) que interfiram nas trocas gasosas:
	. Fisiológicas: ocorrem a cada ciclo respiratório.
· Inspiração: área de troca aumentada pela expansão dos pulmões; espessura da barreira diminuída. Aumenta a difusão.
. Patológicas: presença de edema ou fibrose pulmonar.
· Diminuição da área total de troca gasosa (enfisema pulmonar) prejudicial a difusão podendo causar hipóxia.
-Difusão periférica-
- Regida pelos mesmos princípios da difusão alvéolo capilar. 
- A utilização de O2 pelas células fazem com que a pO2 no tecido seja menor que no sangue arterial. A diferença de pressão provoca a difusão do O2 para as células.
- O CO2 é produto do metabolismo, assim tem uma pressão maior que impulsiona a difusão para o capitar (pCO2 ≃ 45mmHG nas veias sistêmicas).
-Transporte sanguíneo de O2-
- Existem 2 formas de transporte de O2 no sangue: 
	. Dissolvido no plasma: menor parte do transporte. Cerca de 2%.
	. Ligado a hemoglobina da hemácia: 98% do transporte. 
- A pO2 arterial é mantida pelo O2 dissolvido no sangue. Influencia a capacidade de ligação do O2 á hemoglobina.
- Cada hemoglobina pode transportar 4 moléculas de O2, que se liga ao Fe2+ da hemoglobina.
- O conteúdo de O2 no sangue é a soma do oxigênio presente (dissolvido ou ligado a hemoglobina).
- Sem hemoglobina no sangue, para uma mesma pressão PaO2 de 100mmHg de um sangue com hemoglobina, há uma grande diferença no conteúdo de O2 no sangue.
	. Anemia: queda na concentração de hemoglobina. A depender da gravidade, pode significar uma grande diminuição no conteúdo de O2 do sangue.
-Curva de dissociação de oxigênio – hemoglobina- 
- A PaO2 determina a ligação de oxigênio com a hemoglobina. 
- Oxigênio e hemoglobina se combinam de forma reversível, o que é essencial para que o oxigênio chegue ao tecido.
- Saturação de hemoglobina: porcentagem de oxigênio ligado a hemoglobina sobre a sua capacidade total de transporte.
- Um aumento na PO2 arterial aumenta a afinidade do O2 com a hemoglobina, porém não de forma linear e sim em forma de curva sigmoide: 
- Nos pulmões e sangue arterial a pO2 é ≃ 100mmHg, a saturação é de cerca de 97% e uma queda na pO2 não altera abruptamente a saturação pois a curva é mais plana nessa região. 
	. Importante pois a hemoglobina ainda será capaz de se ligar ao O2 para promover transporte aos tecidos.
- Para níveis mais baixos de pO2, como em tecidos e capilares sistêmicos, a variação de PaO2 interfere mais na saturação pois é o ponto da curva mais inclinada. 
	. Importante pois permite um mais fácil desligamento entre hemoglobina e O2. 
- Alguns fatores interferem na curva de saturação em situações especiais: 
· pH;
· pCO2;
· Temperatura 
· Concentração do BPG nos eritrócitos.
· Ex: Tecido metabolicamente mais ativo:
· Aumento local da pCO2 ;
· Queda de pH;
· Aumento da temperatura;
· A curva é desviada para direita; 
· Assim, para uma mesma pO2 a saturação está menor portanto há maior desligamento do O2 da hemoglobina.
· Dessa foram o O2 pode passar para o tecido.
· Ex: tecido metabolicamente menos ativo: 
· Queda na pCO2;
· Aumento de pH
· Diminuição da temperatura;
· A curva é desviada para esquerda;
· Assim, para uma mesma pO2 a saturação está menor, portanto há menor desligamento do O2 da hemoglobina;
· Dificuldade maior de passagem para o tecido 
· Ação do BPG 
· Intermediário da glicólise produzido nas hemácias.
· Aumento da sua concentração em hipóxia, a curva é desviada para a direta. 
-Oximetria de pulso-
- Registra a saturação de O2.
- Registro indireto e não invasivo.
- A hemoglobina oxigenada absorve mais luz infravermelha que vermelha. Já para hemoglobina reduzida, o contrário é que acontece. 
- O equipamento emite os comprimentos de onda e detecta o que foi absorvido perlo componente pulsátil (arterial).
- A análise permite a obtenção da saturação de hemoglobina com O2. Medida prática do nível de oxigenação do sangue.
-Transporte sanguíneo de CO2-
- Pode ser transportado de três maneiras: 
	. Dissolvido no sangue: 7%;
	. Ligado a hemoglobina: 23%;
	. Como bicarbonato: 70%;
- O organismo produz cerca de 200mL de CO2/min. A sua eliminação depende de: 
	. Transporte sanguíneo eficiente;
	. Difusão na membrana alvéolo– capilar;
	. Eliminação pela expiração.
- É produzido pelo metabolismo tecidual e difundido para o capilar. Uma parte permanece no plasma e a maior parte entra na hemácia (se ligar a hemoglobina ou virar bicarbonato).
- A ligação com a hemoglobina é feita no ligamento amino – terminal da porção globina e forma a carbamina – hemoglobina.
- A maior parte reage com água em presença de anidrase carbônica e forma ácido carbônico -> dissociado em H+ e bicarbonato. 
	. O bicarbonato se forma no interior da hemácia e sai dela por trocador de cloreto e é transportado no plasma.
- A ligação de O2 e CO2 a hemácia em feita em sítios diferentes. Porém, a ligação de um influencia a ligação do outro:
	. Aumento de CO2 desloca o O2 da hemoglobina. Efeito Bohr.
	. O inverso também ocorre. Efeito Haldane.
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