Vias aéreas e transporte de gases

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Vias aéreas e transporte de 
gases 
As vias aéreas são divididas em superior e inferi= or. Ambas 
estão envolvidas no processo de hematose, direta ou 
indiretamente. 
As vias aéreas superiores são compostas pela cavidade 
nasal, que possui pêlos importantes para filtração e por 
barrarem a entrada de corpos estranhos; nasofaringe e 
orofaringe, localizadas na região posterior da cavidade 
nasal, envolvidas no aquecimento e na umidificação do ar; 
a laringe; e a parte superior da traqueia. 
As vias aéreas inferiores se iniciam na região inferior na 
traqueia, onde há a bifurcação para formação de dois 
brônquios principais/fontes (direito e esquerdo), onde há 
diversos receptores (mecânicos ou químicos) para a 
percepção de corpos estranhos e envolvidos no reflexo de 
tosse. Nas regiões mais distais, os brônquios se ramificam 
em bronquíolos, bronquíolos terminais e na região acinar, 
formada por bronquíolo respiratório, ducto alveolar e 
alvéolo, responsável pela hematose. 
Brônquios: 
principais → lobares → segmentares → subsegmentares 
Geralmente, as pneumonias aspirativas acometem o 
pulmão direito, tanto as regiões apicais quanto as mediais. 
Isso ocorre devido à uma diferença de angulação dos 
brônquios fontes, em que o direito apresenta uma 
angulação menor do que a do esquerdo, o que favorece 
uma maior deposição do conteúdo aspirado da região 
pulmonar. 
→ Movimento ciliar 
Nas vias aéreas existem células ciliadas que, com os 
movimentos ciliares, são responsáveis pela remoção do 
muco espesso, realizando a limpeza da via aérea. Os 
movimentos ciliares, juntamente com o muco, são uma das 
principais barreiras contra agentes exógenos. 
 
A camada de muco espesso se diferencia da camada de 
muco fino devido à deposição de partículas. 
Os cílios quase não tocam a camada de muco espesso e o 
batimento ciliar acontece na camada de muco fino, 
funcionando como uma espécie de esteira para carregar 
esse muco para regiões centrais da árvore respiratória, por 
meio da deglutição. 
Algumas patologias podem provocar alterações no 
batimento ciliar. 
Em fumantes, a perda dos pelos nasais permite uma maior 
passagem de corpos estranhos, aumentando a camada de 
muco espesso e dificultando o movimento ciliar, o que faz 
com o que muco fique acumulado nas vias aéreas, podendo 
provocar pneumonias. 
 
Zonas das vias respiratórias 
 
• Zona condutora 
É formada pela traqueia, pelos brônquios fontes, lobares e 
segmentares. É o espaço morto anatômico. 
Ela é responsável pela condução do ar até a região 
respiratória, além de umidificar, aquecer, filtrar partículas e 
participar da vocalização. 
• Zona de transição 
É formada pelos bronquíolos respiratórios. 
Nessa zona, podem ocorrer trocas gasosas devido à 
presença de alguns alvéolos, mas não ocorre 
necessariamente pois os alvéolos podem ser ventilados e 
não perfundidos (espaço morto fisiológico). 
• Zona respiratória 
É formada por ductos alveolares e sacos alveolares e é o 
local em que há a realização de trocas gasosas. Também é 
denominada de região acinar. 
Ela também é responsável pela produção de surfactante, 
substância produzida e secretada pelos pneumócitos do 
tipo II que é responsável por diminuir a tensão superficial, e 
pela ativação e inativação de partículas, sendo que a última 
barreira de proteção contra partículas são os macrófagos 
presentes nos alvéolos. 
O pneumócito tipo II é sensível a alterações na 
concentração de oxigênio, portanto é mais atingida pela 
oxigenioterapia. Em pacientes com SARA, por exemplo, em 
que já há redução da produção de surfactante, é 
necessária uma maior atenção na regulação da 
concentração de O2. 
O surfactante também é importante para a complacência 
pulmonar dinâmica, que também é afetada pelo 
comprometimento de pneumócitos II. 
Por realizar trocas gasosas, é uma região altamente 
vascularizada, sendo que os capilares alveolares formam 
redes de irrigação que envolvem todos os sacos alveolares 
e alvéolos para favorecer o mecanismo de troca gasosa. 
Os poros de Kohn são canais responsáveis pela 
comunicação de um alvéolo com o outro. Com isso, até 
mesmo alvéolos pouco ventilados recebem fluxo gasoso. 
Os canais de Lambert realizam conexões entre os 
bronquíolos terminais e os alvéolos, sem a presença de 
ductos alveolares. 
O capilar alveolar é muito unido ao alvéolo. No interior 
desses capilares, o eritrócito é “apertado” e percebe as 
alterações de pressão entre o capilar e o alvéolo, o que 
também favorece as trocas gasosas. 
A membrana alvéolo-capilar apresenta uma espessura 
extremamente fina, enquanto a área dessa membrana é 
muito grande (até 100 m2), favorecendo as trocas gasosas. 
A difusão de gases pela membrana alvéolo-capilar obedece 
à Lei de Fick ou Lei da difusão dos gases. 
Lei de Fick: a transferência de um gás é proporcional a área 
do tecido e à diferença de pressão entre os dois lados e 
inversamente proporcional à espessura da barreira. 
𝑉 (𝑔á𝑠) =
𝐴 × 𝐷 × (𝑃1 − 𝑃2)
𝐸 
 
A: área superfície da barreira 
D: coeficiente de difusão 
P1 – P2: diferença de pressão de gás na barreira 
E: espessura da barreira 
Durante o exercício físico, a área da superfície da barreira 
pode ser aumentada devido ao aumento do aporte 
sanguíneo pulmonar, o que possibilita que a área de 
membrana disponível para a troca gasosa seja maior. No 
entanto, no enfisema, por provocar destruição das regiões 
acinais periféricas, há uma redução da área da membrana 
alvéolo-capilar, consequentemente diminuindo a troca 
gasosa. 
A diferença de pressão do oxigênio é aproximadamente 7 
vezes maior do que a diferença de pressão do dióxido de 
carbono. Entretanto, o CO2 é 20 vezes mais difusível/solúvel 
do que o O2, o que favorece sua passagem pela membrana 
alvéolo-capilar. 
Hiperventilação gera hipocapnia (baixa PaCO2), enquanto 
hipoventilação gera hipercapnia (alta PaCO2). 
Algumas patologias podem comprometer a capacidade 
difusional da membrana, como a fibrose e o edema 
pulmonar, que provocam o aumento da espessura da 
membrana alvéolo-capilar, dificultando a difusão de gases 
devido ao aumento do tempo de passagem do gás. 
Na fibrose pulmonar idiopática, que geralmente está 
associada a aspiração de partículas, há a geração de um 
processo inflamatório intenso na parede alveolar, na região 
endotelial e no interstício. 
• Limitações da transferência de gás pela barreira 
hematogasosa 
A difusão é o processo que ocorre entre o capilar e o 
pulmão ou entre o capilar e o tecido. Esse processo 
apresenta um tempo normal, que pode ser alterado. 
 
CO → limitado pela difusão 
N2O → limitado pela perfusão (não 
tem a mesma avidez) 
O2 → limitado pela difusão e pela 
perfusão 
 
 
Alguns gases podem ser limitados pela difusão, como o 
monóxido de carbono. Esse gás se liga rapidamente ao 
eritrócito, fazendo com que a pressão parcial não cause 
contra-corrente, ou seja, essa pressão não se iguala à 
pressão do gás alveolar pois o eritrócito carreia as 
moléculas de CO (a ligação com o eritrócito faz com que a 
pressão parcial de CO praticamente não se altere). 
O óxido nitroso se liga fracamente ao eritrócito, o que 
provoca um aumento rápido na pressão parcial desse gás 
até atingir a pressão alveolar devido ao acúmulo de N2O no 
plasma. Caso ocorra um aumento na capacidade de 
perfusão do capilar alveolar, a curva se torna mais inclinada 
por favorecer a passagem de óxido nitroso. 
O perfil do oxigênio está entre as duas situações anteriores. 
Inicialmente, ele é limitado pela perfusão, mas no primeiro 
terço do caminho do eritrócito a pressão de O2 nessa célula 
se iguala à pressão alveolar. 
Algumas patologias acometem a dificuldade de difusão de 
oxigênio, fazendo com que o percurso do eritrócito não seja 
suficiente para a oxigenação do eritrócito. Nesse caso, a 
pressão de oxigênio do 
eritrócito não se iguala à do 
alvéolo nem mesmo no final do 
capilar alveolar. 
No exercício físico há um 
aumento consideráveldo 
aumento do fluxo dentro do 
capilar alveolar, reduzindo o 
tempo de passagem do 
eritrócito. Em um indivíduo normal, mesmo durante um 
exercício físico, as pressões do capilar alveolar e do alvéolo 
se igualam. No entanto, quando há comprometimento 
pulmonar, isso não acontece nem em situações de repouso, 
portanto esse indivíduo 
apresenta uma dificuldade maior 
para executar esse exercício. 
O mesmo acontece na 
transferência do dióxido de 
carbono. Indivíduos acometidos 
por essas patologias apresentam 
uma retenção maior de CO2, 
podendo provocar inclusive 
acidose respiratória. 
O tempo de passagem do eritrócito pelo capilar alveolar e 
em torno de 0,75 segundos em repouso. No exercício 
físico, esse tempo é reduzido devido ao aumento do fluxo. 
A difusão de oxigênio pode ter seu tempo aumentado em 
determinadas patologias, devido ao espessamento da 
membrana alvéolo-capilar. 
Em grandes altitudes, o tempo de passagem do eritrócito é 
reduzido normalmente 
para aproximadamente 
0,4 segundos durante a 
realização de exercícios 
físicos. Em pacientes com 
patologias, torna-se ainda 
mais difícil alcançar a 
pressão alveolar. 
→ Diminuição da capacidade de difusão 
Pode ocorrer devido a um espessamento da barreira, por 
uma redução da área superficial ou da captação pelos 
eritrócitos e por uma desigualdade entre ventilação e 
perfusão. 
Transporte de gases 
 
• Transporte de O2 
Uma pequena parte do oxigênio pode ser transportado 
dissolvido no plasma. No entanto, 97% é transportado por 
meio da combinação com a hemoglobina. 
A difusão do O2 do ar alveolar para o capilar sanguíneo é 
eficiente, porém ele necessita de hemoglobina para ser 
carreado para os tecidos. 
→ Dissolvido no plasma 
Obedece à Lei de Henry, que diz: “O número de moléculas 
dissolvidas em um líquido é diretamente proporcional à 
pressão parcial do gás na superfície do líquido.” 
1 mmHg de PO2 → 0,003 ml O2 – 100 ml de sangue (0,003 vol %) 
100 mmHg de PO2 → 0,3 ml O2 – 100 ml de sangue (0,3 vol %) 
40 mmHg de PO2 → 0,12 ml O2 – 100 ml de sangue 
O sangue venoso da artéria pulmonar chega aos capilares 
pulmonares com saturação de hemoglobina em torno de 
75% (SvO2), correspondendo a uma PvO2 em torno de 40 
mmHg. Se a troca gasosa estiver preservada, este sangue 
alcançará as veias pulmonares com SaO2 em torno de 98% 
e PaO2 em torno de 97 mmHg, ou seja, um sangue arterial. 
Apresenta uma necessidade tecidual, no repouso, de 300 
ml O2/min. 
Durante o exercício, a demanda pode chegar a 3000 
ml/min. 
→ Combinado com a hemoglobina 
𝐷𝑒𝑠𝑜𝑥𝑖𝑒𝑚𝑜𝑔𝑙𝑜𝑏𝑖𝑛𝑎 𝑂2 + 𝐻𝑏 ↔ 𝐻𝑏𝑂2 𝑂𝑥𝑖𝑒𝑚𝑜𝑔𝑙𝑜𝑏𝑖𝑛𝑎 
1g de hemoglobina é capaz de carrear 1,39 ml de O2. 
Homens possuem 15g Hb/100 ml de sangue, portanto 
transportam 20,4 ml O2/100 ml de sangue, enquanto 
mulheres apresentam 13g Hb/100 ml de sangue, 
transportando 17,4 ml de O2/100 ml de sangue. 
Para manter um conteúdo arterial adequado de O2, a 
hemoglobina deve ter uma saturação de pelo menos 90% 
(SaO2), que corresponde a uma PaO2 de 60 mmHg. 
Aumentos da PaO2 provocam um pequeno aumento do 
conteúdo arterial de oxigênio, porém a saturação só 
aumenta 10%. No entanto, se a PaO2 estiver abaixo de 60 
mmHg, a saturação da Hb e o conteúdo arterial de O2 cai 
vertiginosamente. 
A presença de HbO2 aumenta a afinidade ao O2 dos sítios de 
heme restantes. 
Curva de dissociação do O2: a saturação de oxigênio é a 
porcentagem de ligação do gás com locais disponíveis na 
Hb. 
𝑂2 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝑎 𝐻𝑏 × 100
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑂2
 
 
 
PaO2 100 mmHg → 97,5% saturação 
PvO2 40 mmHg → 75% saturação 
 
 
 
Os fatores que deslocam a curva de dissociação da 
hemoglobina são temperatura, concentração de 
hidrogênio/pressão parcial de dióxido de carbono e 
concentração de 2,3-bifosfoglicerato (2,3-BPG), que é um 
fator do metabolismo do eritrócito. 
Desvios para a direita indicam uma menor afinidade do 
oxigênio pela hemoglobina, enquanto desvios para a 
esquerda indicam uma maior afinidade entre essas 
moléculas. A redução da afinidade entre hemoglobina e 
oxigênio favorece a passagem desse gás para os tecidos. 
A acidificação da hemoglobina, por exemplo, pode deslocar 
essa curva para a direita. 
Em situações de estresse, por exemplo, a hemácia perde 
afinidade pelo oxigênio, favorecendo sua liberação para os 
tecidos. Com isso, é necessário um aumento da PaO2 para 
que haja um aumento na saturação de hemoglobina. 
 
Diminuição da afinidade HbO2 
Efeito Bohr 
 PCO2  H+ ( pH) 
 temperatura  2,3-BPG 
 
 
• Transporte de CO2 
Existem três formas para a realização do transporte de 
dióxido de carbono: dissolvido no plasma ou na hemácia, 
na forma de bicarbonato ou ligado a proteínas, formando 
compostos denominados carbaminos, sendo que a principal 
proteína associada a esse transporte é a hemoglobina. O 
CO2 também pode se ligar a outras proteínas sanguíneas, 
como a albumina. 
→ Dissolvido 
A quantidade de CO2 dissolvida corresponde a 10% da 
capacidade total. Essa quantidade é maior do que a 
quantidade dissolvida de O2 pois o gás carbônico é 20x mais 
solúvel no plasma do que o oxigênio. 
A uma pressão de 40 mmHg, há 2,4 ml de CO2 dissolvidos 
em aproximadamente 100 ml de sangue arterial. Já a uma 
pressão de 45 mmHg, há 2,7 ml de CO2 dissolvidos em 
aproximadamente 100 ml de sangue venoso. 
→ Íons bicarbonato 
Uma das principais formas de transporte de CO2 se dá por 
meio da transformação em íons bicarbonato, 
correspondendo a 70% do total transportado, devido a 
reação do CO2 sanguíneo com H2O ou com OH-. 
Essa transformação ocorre principalmente no eritrócito 
devido a presença da enzima anidrase carbônica, que 
catalisa a hidratação/desidratação do CO2. Essa enzima 
também participa de processos renais relacionados com a 
reabsorção de bicarbonato na forma de dióxido de carbono. 
𝐶𝑂2 + 𝐻2𝑂 ↔ 𝐻2𝐶𝑂3 ↔ 𝐻
+ + 𝐻𝐶𝑂3
− 
→ Combinado com hemoglobina e proteínas plasmáticas 
A segunda forma mais relevante de transporte, 
representando 23%, é ligado às proteínas plasmáticas, em 
que o gás se liga aos grupamentos amino terminais das 
proteínas sanguíneas ou da hemoglobina. 
Pressões de dióxido de carbono elevada provocam 
acidificação da Hb, favorecendo a ligação com o CO2. Nos 
vasos pulmonares, essa ligação se torna frouxa, provocando 
um efeito contrário ao do Efeito Bohr, o que favorece a 
ligação da Hb com o O2. 
A linha vermelha 
representa o sangue 
arterial, enquanto a 
verde representa o 
sangue venoso. 
 
 
É possível observar que, a uma mesma pressão de dióxido 
de carbono, quanto menos oxigênio estiver ligado à 
hemoglobina, mais ela é capaz de se ligar ao dióxido de 
carbono. Isso acontece principalmente na periferia/nos 
tecidos, em que há a acidificação da hemoglobina, que 
favorece a ligação com o CO2 e desfavorece a ligação com o 
O2. 
Efeito Haldane 
Acidificação da Hb,por meio da formação de H+, favorece a 
ligação dessa proteína com CO2 e liberação de O2 para os 
tecidos 
O CO2 presente no eritrócito sofre um processo de 
hidratação, acelerada pela presença da anidrase carbônica, 
formando ácido carbônico, que se dissocia em H+ e 
bicarbonato. O bicarbonato formado irá sair da célula por 
meio do trocador AE1, um trocador aniônico que retira o 
H2CO3- e internaliza o Cl-. O cloreto internalizado irá manter 
a eletronegatividade no interior da célula. 
Esse processo é eletroneutro e não requer gasto de energia.