FISIOLOGIA RESPIRATÓRIA II

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Anna Beatriz de Moraes - MED 104
FISIOLOGIA RESPIRATÓRIA II
➔ Funções do sistema respiratório
◆ Fornecer oxigênio
◆ Eliminar dióxido de carbono
◆ Regular a concentração de íons hidrogênio do sangue em coordenação com os rins
◆ Formar a fala (fonação)
◆ Defesa contra microrganismos
◆ In�luencia concentrações arteriais de mensageiros químicos por remoção de alguns do sangue
capilar pulmonar e produção e adição de outros
◆ Aprisiona e dissolve coágulos sanguíneos que surgem das veias sistêmicas (em geral dos mmii)
➔ Fisiologia respiratória
◆ Relação Ventilação - Perfusão: como o equilíbrio entre sangue e gás determina a troca gasosa
◆ Transporte de gases pelo sangue: como são transportados para os tecidos periféricos
◆ Sistema respiratório sob estresse: como a troca gasosa é realizada durante o exercício, em altas
e baixas pressões
◆ Testes de função pulmonar: como a �isiologia respiratória é aplicada para medir a função
pulmonar
➔ Ventilação e Perfusão (aqui começa o 1° tópico ali de cima, o 2° começa depois de dpoc e asma)
◆ Ventilação alveolar, a quantidade de ar que chega até os locais de troca (alvéolos e bronquíolos
respiratórios) em 1 minuto. Ou seja, é a chegada de ar NOVO nos alvéolos. VA = FR x (VC - EM)
◆ Perfusão é a quantidade de sangue que está efetivamente chegando nos capilares
◆ O ideal é que a relação entre ventilação e perfusão seja 1, para que toda a quantidade que está
chegando nos alvéolos consiga ser oxigenada. Quando essa relação está desequilibrada,
ocorrem problemas respiratórios.
◆ Algumas doenças são responsáveis por causar esse desequilíbrio, por ex:
● Metástases Pulmonares: ocorre ocupação dos alvéolos por tecido tumoral/neoplásico. A
perfusão continua acontecendo, porém a ventilação �ica comprometida (as manchas
brancas são as partes comprometidas do pulmão, a parte preta é onde tem ar)
● Tuberculose: possui uma caverna no pulmão, na qual ocorre ventilação (o ar chega até
lá), porém a perfusão �ica comprometida, pois os alvéolos foram destruídos e não
conseguem fazer a perfusão.
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➔ Hematose pulmonar
◆ É a troca gasosa entre capilares sanguíneos e alvéolos, que ocorre por diferença de pressão e
concentração. É a função primordial do sistema respiratório.
◆ O sistema respiratório é composto por:
● Vias aéreas superiores e inferiores (as vias aéreas fazem parte do espaço morto, pois
ocorre APENAS a passagem do ar)
● Parênquima pulmonar - alvéolos, vasos sanguíneos e linfáticos intersticiais
◆ Em razão de CO2 e O2 serem apolares, atravessam com muita facilidade a membrana
alveolocapilar
◆ Lei de Dalton: a pressão total de uma mistura gasosa é igual à soma das pressões parciais de
cada gás na mistura. Ao nível do mar, esses são os valores das pressões:
● Ar ambiente: 760 mmHg
● pN2 = 597 mmHg ~ 78%
● pO2 = 159 mmHg ~ 20,9%
● pCO2 = 0,3 mmHg ~ 0,03%
● Vapor d’água = 3,7 mmHg ~ 0-5% (quanto maior a umidade relativa do ar, maior a
pressão que vai ser gerada)
◆ A pressão parcial de O2 no sangue arterial de uma pessoa, é cerca de 70~80 mmHg. No
sangue venoso, essa pressão �ica entre 40~60 mmHg. Ou seja, a pressão do ar que chega no
alvéolo é em torno 159 mmHg (um pouco menor) e a do sangue é no máximo 60, e é por isso
que ocorre a troca gasosa: por diferença de pressão o O2 sai do alvéolo e passa para o capilar.
◆ A pressão parcial de CO2 no ambiente é em torno de 0,3 mmHg, e no sangue �ica em torno de
40~50 mmHg. Por esse motivo, o CO2 sai do capilar e passa para o alvéolo, para ser expelido
por meio das vias respiratórias.
➔ Membrana alveolocapilar - difusão
Esquema histológico da membrana alveolocapilar.
Em branco, temos a luz alveolar e na imagem temos mais
de 1 alvéolo, já que �icam muito perto um do outro. A
estrutura compridinha com 2 bolinhas rosas representa
um capilar, que passa entre
esses alvéolos. O capilar e o
alvéolo são separados pela
célula endotelial do capilar,
células alveolares e uma
pequena membrana basal,
logo, os gases passam
livremente por essas
camadas. Essa troca gasosa
obedece à lei de difusão de Fick.
◆ Lei de difusão de Fick
● A taxa de difusão de um gás através de uma lâmina de tecido é diretamente
proporcional à área e inversamente proporcional à espessura daquela: quanto maior a
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área para que a difusão ocorra, maior será a taxa de difusão; quanto mais espessa for essa área,
menor será a taxa de difusão. Por isso os alvéolos são grandes e com vários capilares
circundando-os, para aumentar a área de troca. Quando há edema pulmonar, acumula-se muito
líquido no interstício e a membrana aumenta a espessura, fazendo com que a taxa de difusão
seja reduzida.
● A taxa de difusão é diretamente proporcional à diferença entre as pressões parciais do
gás: quanto maior a diferença da pressão parcial dos gases, maior será a taxa de
difusão.
● A taxa de difusão é diretamente proporcional à solubilidade tecidual do gás, mas
inversamente proporcional à raiz quadrada do seu peso molecular: quanto mais solúvel
for o gás no tecido, maior será a taxa de difusão.
◆ Condições que alteram a troca gasosa e estão diretamente relacionados à Lei de Fick
● En�isema pulmonar: provoca destruição dos capilares pulmonares e da parede dos
alvéolos, diminuindo a super�ície de troca, logo, a taxa de difusão. Por isso o paciente
com en�isema possui uma troca gasosa muito di�icultada.
● Grandes altitudes: em grandes altitudes, a concentração do gás é menor em razão da
gravidade, logo, a diferença entre as pressões �ica menor, acarretando em uma menor
taxa de difusão.
Quando o ar
entra nas vias
aéreas, ele é
aquecido e
umidi�icado no
nariz, por isso a
pressão do
vapor d’água
aumenta no ar
alveolar.
A pressão total
dos gases
continua a
mesma, 760
mmHg, modi�ica
apenas a
proporção entre
os componentes
desse valor
total. A pN2 diminui porque a pressão do vapor d’água aumenta.
A pCO2 aumenta bastante porque boa parte do gás que estava no sangue passou para o alvéolo,
logo, sua pressão aumenta também. O sangue arterial sai com as pressões equilibradas com o
alvéolo, uma vez que eles entram em equilíbrio.
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◆ Dois problemas que di�icultam a troca gasosa
■ Shunt: passagem de sangue através da circulação pulmonar sem que os gases sejam
trocados devidamente com o alvéolo, ou seja, o sangue chega à circulação arterial
sistêmica sem entrar em contato com a área de troca gasosa pulmonar. Doenças que
provocam shunt: CIA, CIV, Persistência do canal arterioso.
Essa área esbranquiçada indica que pode haver um processo
in�lamatório no pulmão. Provavelmente uma atelectasia, que é o
colabamento de uma parte do pulmão, ou seja, se aqueles alvéolos
colabaram, não estão sendo ventilados.
Abaixo, a arteriogra�ia mostra obstrução de uma artéria.
O shunt também pode ser causado pela pneumonia, pois os alvéolos
�icam ocupados com líquido in�lamatório e isso impede que o ar
chegue até eles para fazer a ventilação.
O sangue arterial sai com os mesmos valores de pO2 e pCO2, uma
vez que não
há troca
gasosa.
A relação Ventilação/Perfusão �ica igual a 0, pois a ventilação será 0.
● Outro caso onde teremos shunt é na Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo
À esquerda, temos um alvéolo normal,
recebendo uma quantidade normal de ar e
composto por macrófagos alveolares, capilares
funcionando normalmente, interstício composto
pelas 2 membranas basais.
À direita, temos o alvéolo com SDRA, cheio de
células in�lamatórias e líquido, interstício �ica
muito edemaciado e ocorre destruição das
paredes alveolares com consequente aumento da
permeabilidade; isso tudo di�iculta a troca
gasosa e ocorre o efeito shunt (passa o sangue
pelos capilares, mas não ocorre troca gasosa).
Pode ser causada pelo COVID-19, sendo uma
condição mais tardia e menos comum. Pode
ocorrer por uma contusão pulmonar, pneumonia
grave, infecção fúngica, H1N1.
A radiogra�ia do pulmão com SDRA �ica
praticamente toda branca.
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● Consequência do shunt é a hipoxemia que não secorrige com o incremento da oferta de O2 no
ar inspirado: não adianta aumentar a concentração de O2 porque ele não vai chegar na
super�ície de troca, uma vez que ela está prejudicada. Dessa forma, é preciso utilizar ventilação
mecânica com tubo que aumente a pressão dentro do alvéolo, deixando-a positiva para tentar
“expulsar” os conteúdos in�lamatórios. Além disso, aumenta também oferta de O2 para tentar
ajudar os alvéolos que ainda estão funcionais, podendo chegar a oferecer O2 em 100% (porém
isso tem consequências: aumenta radicais livres produção de citocinas)
● Distúrbio da relação Ventilação/Perfusão: ausência de perfusão
○ O ar rico em O2 chega nos alvéolos, porém não passa o sangue para acontecer a perfusão
○ É chamado de Espaço Morto Fisiológico: corresponde a um alvéolo que está recebendo
ventilação adequada, porém não está sendo perfundido
○ O valor da pCO2 no ar alveolar será o mesmo do
ar ambiente (0,3 mmHg), uma vez que o CO2 não
está passando do sangue venoso para o alvéolo
○ Essa situação é típica de DPOC, pois nela há
destruição das paredes alveolares, e
consequentemente dos seus capilares. Ocorre
também o shunt.
○ O EMF também ocorre no Tromboembolismo
Pulmonar: forma-se trombo numa veia profunda
inferior, e quando ele se solta, vai seguindo o
caminho até chegar no átrio direito e depois cair
no pulmão. Quando esse trombo chega em um vaso cujo diâmetro é menor que o seu,
ocorre obstrução e toda a parte do pulmão que era irrigada por esse vaso, deixa de
receber sangue.
● Ar ambiente com hipoventilação
O O2 entra no alvéolo com a
velocidade muito reduzida,
porém o sangue passa pelo
capilar na mesma velocidade.
Logo, quando a ventilação do
paciente reduz, a pO2 do
paciente reduz e a pCO2
começa a aumentar.
Segundo a Lei de Fick, como a
diferença entre os gases vai
diminuir, a taxa de difusão
também irá diminuir.
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CONDIÇÕES CLÍNICAS ASSOCIADAS À HIPOVENTILAÇÃO:
● Síndrome da apneia-hipopneia do sono: ocorre queda da base da língua durante o sono,
obstruindo a via aérea e prejudicando sua ventilação. Com isso, as pressões parciais dos
gases no sangue se alteram
● Síndrome da Hipoventilação da Obesidade: o excesso de tecido adiposo na região do
tórax e abdômen aumenta a resistência na caixa torácica, ela expande menos e isso
diminui o volume corrente.
● Intoxicação por drogas: drogas que deprimem o centro nervoso respiratório, pode ser
anestésicos, barbitúricos
● Miopatias: doenças musculares que afetam a respiração, porque os músculos da
respiração não conseguem trabalhar direito para expandir o pulmão
■ ASMA E DPOC
○ Asma é genética e dpoc é adquirida
○ Nas duas situações o paciente pode apresentar obstrução das vias aéreas.
○ A asma é uma doença in�lamatória crônica nos brônquios, reduzindo o tamanho da sua luz;
além disso também pode ter contração exagerada por reação da liberação de histamina,
assim o brônquio contrai e diminui mais ainda a sua luz. Somado a isso, há aumento da
produção de muco que diminui ainda mais a passagem do ar.
○ A DPOC é menos in�lamatória do que a asma, o principal problema é que a estrutura do
pulmão é destruída, e isso impede que o brônquio �ique dilatado para cumprir sua função.
Além disso, há muito muco em razão do processo in�lamatório.
○ Esses pacientes começam a ter distúrbio da ventilação/perfusão.
○ O paciente com DPOC retém ar, porque sua elasticidade do pulmão �ica comprometida
(principal proteína que se perde é a elastina); a excreção do ar �ica ruim também porque o
diâmetro do brônquio reduz em razão do muco acumulado. A ventilação reduz porque o
volume corrente reduz também, gerando prejuízo na ventilação/perfusão, o valor �ica
menor do que um. Contudo, é uma hipoxemia que pode ser corrigida com incremento de O2,
pois assim terá mais O2 no ar alveolar.
○ O paciente com DPOC pode sofrer tanto
de en�isema, tanto de bronquite. A bronquite
é causada pela in�lamação dos alvéolos, e o
en�isema é pela destruição da parede do
alvéolo.
(falamos sobre a troca gasosa e os
problemas que podem ocorrer quando há
falha nesse processo, agora iremos para o 2°
tópico que eu falei lá em cima)
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➔ Transporte de gases pelo sangue: como são transportados para os tecidos
periféricos
◆ A maior parte do oxigênio é transportado no corpo ligado à
hemoglobina
◆ Hemoglobina com 100% de saturação signi�ica que todas as moléculas
estão carregando O2
◆ Efeito Bohr: redução da a�inidade de Hg pelo O2 com a redução do pH.
Quando o metabolismo de um sistema está aumentado, ocorre maior
liberação de CO2, e com ação da anidrase carbônica , vai liberar mais
H+ e reduzir o pH. Esse efeito é evolutivo, quando o pH de certa região
reduz, signi�ica que está com excesso de metabólitos e que precisa
receber mais O2, dessa forma, a Hg solta O2 com mais facilidade
◆ Hemoglobina:
● Proteína globular, formada por 4 subunidades
● Cada subunidade contém um radical heme (por�irina �ixadora de
Fe2+) e uma cadeia polipeptídica - alfa ou beta
● Hemoglobina adulta: alfa2beta2
● 1 hemoglobina - 4 moléculas de O2
● Oxiemoglobina: Hg ligada ao oxigênio, adquire coloração de vermelho vivo
● Desoxiemoglobina: Hg sem estar ligada ao O2, adquire coloração de vermelho escuro,
tendendo para roxo/azul. É por esse motivo que quando paciente tem falta de
oxiemoglobina em algumas partes, apresenta cianose, que é coloração azulada na pele.
● Curva de dissociação da hemoglobina
○ Vantagem da forma da curva de dissociação
1. Grandes variações da pressão alveolar de O2
não comprometem o conteúdo de O2
sanguíneo (Saturação de O2). À medida que
a pO2 alveolar aumenta, a a�inidade da Hg
pelo O2 reduz, e vice e versa.
2. Grande quantidade de O2 é captada pelo
sangue (hemoglobina) sem que haja elevação
da PaO2 - facilita a difusão
3. Na porção vertical da curva, pequenas
variações da pO2 tecidual deslocam grandes
quantidades de O2 do sangue para os tecidos
○ Vantagem do efeito Bohr na dissociação do O2:
1. As alterações do pH e CO2 determinam a
liberação de O2 nos tecidos em grande
atividade metabólica
◆ Causas de comprometimento do transporte de O2 pelo
sangue:
● Anemia → baixa da hemoglobina - pode perda
sanguínea, baixa da produção por defeito na medula,
excesso de menstruação, etc
●
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● Metemoglobinemia → oxidação do ferro do grupamento heme da hemoglobina por
produtos químicos que não são O2. Para o O2 ser transportado, precisa se ligar ao
grupamento heme, e quanto outros produtos fazem essa ligação primeiro, o O2 �ica
impossibilitado.
● Intoxicação por CO → inalação de CO da combustão incompleta de vários materiais:
cigarro, gás de automóveis, etc. O CO tem mais a�inidade com a hemoglobina do que o O2.
◆ Todas essas situações podem gerar hipóxia com ou sem hipoxemia
● Hipóxia → baixa concentração de oxigênio nos tecidos
● Hipoxemia → baixa concentração de oxigênio no sangue
● Hipóxia com hipoxemia é a concentração dos dois
◆ Transporte de CO2
● Dissolvido no soro → o CO2 é 20x mais solúvel no soro do que o O2. Esta forma de
transporte corresponde a 7% do CO2 carreado
● Convertido em HCO3 pela anidrase carbônica (70%): a anidrase carbônica é uma enzima
de via dupla, ou seja, faz os processos direta e inversamente
● Combinado à Hg (23%) → carbaminoemoglobina
● Efeito Haldane → ligação do O2 na hemoglobina reduz a a�inidade desta pelo CO2 no
pulmão, assim, mais CO2 será liberado e mais O2 será capturado. Efeito inverso ocorre
nos tecidos: a desoxigenação da Hg aumenta a a�inidade desta pelo CO2 e ela começa a
carrear o CO2 para os pulmões.
◆ Equilíbrio ácido-base
● O pH sérico é regulado pela função renal e, agudamente, pelo equilíbrio da quantidade de
CO2 sanguíneo através da respiração - H2CO3
● A hemoglobina é o principal tampão sanguíneo
● A concentração sérica de CO2 é controlada pelos pulmões e a concentração de
bicarbonato pelos rins (cronicamente)
● O pulmão vai atuar aumentando ou reduzindo a liberação de CO2, e isso vai provocar
alteração no pH sanguíneo(agora é o 3° item que eu citei lá em cima, fé que tá acabando)
➔ Sistema respiratório sob estresse: como a troca gasosa é realizada durante o exercício, em altas e
baixas pressões
◆ Aparelho respiratório
● Aumento da frequência respiratória;
● Aumento das regiões de troca gasosa por aumento do volume sanguíneo nos vasos
pulmonares dilatados e recém abertos (recrutamento);
● Aumento da dissociação periférica do O2 (efeito Bohr) - aumento do metabolismo, da
temperatura muscular, redução do pH tissular
● Redução da pO2 tissular e aumento da liberação de O2 pela Hg
◆ Aparelho circulatório
● Aumento do débito cardíaco (até 7x) e redução da resistência vascular periférica
(vasodilatação muscular)
◆ Aparelho metabólico
● Com o treino, há um fenômeno adaptativo de aumento do número de mitocôndrias,
mioglobina, enzimas do ciclo de Krebs e de vasos capilares no músculo esquelético
◆ Efeito sob baixa pressão atmosférica
● No Monte Everest, a 8.853m, contém apenas ⅓ do oxigênio presente o nível do mar e
com isso a pO2 vai diminuir também
● Terá maior vapor de água proveniente das vias aéreas
● A pO2 = 53 mmHg no ar ambiente (⅓)
● A pressão do ar alveolar será 253 mmHg (⅓ também)
● Vapor d’água = 47 mmHg
● Terá facilidade para trocar CO2, mas a troca do O2 �icará muito di�icultada
● Respostas adaptativas à hipoxemia crônica - aclimatação
○ Elevação do volume sanguíneo e da concentração da hemoglobina sérica (o rim libera
eritropoetina, que estimula produção de eritrócitos)
○ Aumento da FR para aumentar a ventilação alveolar e a pO2 alveolar
○ Redução da resposta ventilatória à hipóxia
○ Aumento dos níveis celulares de 2,3 DPG, ptn envolvida na captação de oxigênio
○ Vasoconstrição da artéria pulmonar reativa à hipóxia alveolar
◆ Efeito sob alta pressão alveolar - �isiologia do mergulho
● A pressão �ica elevada dentro do alvéolo
● Cada vez mais profundo a pressão vai aumentando, ela dobra a cada 10m e o volume de
ar no pulmão vai diminuindo
● Em 40m, a pressão já está em 5atm e o volume no pulmão é equivalente a apenas ⅕
● Mergulho em apnéia: inspiração e mergulho
● Mergulho autônomo
○ Utilização de cilindro com ar comprimido
○ Pressão alveolar elevada com aumento do conteúdo dos gases dissolvidos no sangue e
tecidos corporais - N2, O2
○ Aumento da densidade do ar inspirado - aumento do trabalho respiratório
● Toxicidade dos gases em altas pressões no sangue
○ Oxigênio - alterações do SNC, convulsões, náuseas, abalos musculares, desorientação,
irritabilidade
○ Nitrogênio - toxicidade para o SNC, doença de descompressão, desorientação, narcose
➔ Testes de função pulmonar: como a �isiologia respiratória é aplicada para medir a função pulmonar
◆ É uma maneira de medir a função respiratória do paciente. São eles:
● Oximetria de pulso - saturação de O2. Avaliação se o O2 está chegando no tecido
periférico, se não estiver, pode ser por vaso entupido, insu�iciência cardíaca, pressão baixa
ou problema no pulmão
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● Gasometria arterial - pH, PO2, PCO2, Sat O2, HCO3. É um teste mais �idedigno, pois dá para
comparar a pO2 do sangue arterial com a pO2 alveolar, e com isso ter um parâmetro
melhor da sua função respiratória
● Peak Flow meter - pico de �luxo em expiração forçada. Interessante em pacientes com
DPOC e ASMA para avaliar o quanto seus brônquios estão comprometidos
● Espirometria - avaliação de volumes e �luxos pulmonares
○ CV - capacidade vital
○ CVF - capacidade ventilatória forçada
○ VEF1 - volume �inal expiratório no 1° segundo
○ Avaliação dos volumes pulmonares mobilizáveis
○ Avaliação de �luxos pulmonares
○ Avaliação da resposta da musculatura das vias aéreas a drogas - broncodilatadores
e broncoconstritores
● Pletismogra�ia - volume residual, CPT (capacidade pulmonar total)
● DLCO - medida da difusão do CO