Transporte de Gases

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Transporte de Gases
Transporte de Oxigênio: 
Feito sobre 2 Formas: 
(1) Dissolvido no plasma (menos de 2%) Quantidade muito pequena do O2 total transportado.
· 3 ml de O2/litro de sangue arterial 
(2) Ligado à hemoglobina (mais de 98%) 98% do sangue que vai para os tecidos, o O2 vai ligado a hemoglobina.
· 200 ml/litro de sangue arterial
Logo, a hemoglobina tem um papel muito importante no transporte de O2, ela aumenta em 66% a capacidade do plasma de transportar oxigênio.
Hemoglobina 
A hemoglobina tem particulares muito importantes, como o próprio nome diz é constituída estruturalmente pela proteína Globina + 4 grupamentos Heme, sendo que o oxigênio se liga a esses grupamentos, logo, uma molécula de Hemoglobina é capaz de transportar 4 moléculas de oxigênio.
A Globina é constituída por 4 cadeias de polipeptídios (proteica): 2 do tipo Alfa + 2 do tipo Beta 
De mais importante no grupamento heme é a presença do íon Ferro, com duas cargas positivas, assim, Fe+2, é exatamente nesse íon que o oxigênio se liga, então, a capacidade de transporte de oxigênio da hemoglobina é dependente da presença desse íon ferro, o qual deve fazer parte da dieta e ser absorvido com ajuda de vitaminas, por exemplo, a B, e se por um acaso ele for oxidado, ou seja, passar de Fe2+ para Fe3+ ele perda a capacidade de transporte, e isso vai significa uma anemia, uma diminuição na quantidade de hemoglobina funcionante. 
OBS.: Antigamente senhoras que iam ao cabeleireiro tinham anemias periódicas, e elas achavam que era devido a perda de sangue durante a menstruação, porém, utilizava uma tintura no cabelo que era muito oxidante e o sangue ao passar pelo couro cabeludo era oxidado e o ferro passava de Fe+2 para Fe+3, com isso, desenvolviam anemia e apresentavam os sinais clínicos (Ex.: Fadiga), portanto, podemos deduzir que a exposição do corpo a agentes oxidantes ou a presença de muitos agentes oxidantes no sangue pode fazer essa conversão do ferro e gerar um certo grau de anemia.
Transporte de Oxigênio – Importância da Hemoglobina 
A hemoglobina possui particularidades do ponto de vista fisiológico muito interessantes, por exemplo, possui essa capacidade de reagir quimicamente com o Oxigênio
A hemoglobina + 4 Oxigênios forma a Oxihemoglobina, a qual é a reação entre os dois, contudo, essa reação tem a seguinte particularidade: nas condições pulmonares a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio é muito grande, logo, existem certas características que aumentam essa afinidade: 
- Presença de pressão parcial alta de O2
- Temperaturas baixas 
- Menor quantidade de CO2
- pH mais alto
Todas essas características aumentam a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio 
E o contrário acontece nos tecidos, onde: a pressão parcial de oxigênio mais baixa, a temperatura mais alta, o CO2 mais alto e o pH mais baixo diminuem a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio 
Portanto: 
Nas condições pulmonares Hemoglobina fixa-se muito ao Oxigênio, devido a fatores que aumentam a afinidade 
Nas condições teciduais Hemoglobina libera o oxigênio para os tecidos, devido a fatores que diminuem a afinidade 
Isso é muito importante para manutenção da homeostase corporal e o suprimento de oxigênio para as células para que possam realizar o processo de respiração celular e os seus trabalhos celulares que consomem ATP, onde a presença a Hemoglobina aumenta em 66 vezes a capacidade de transporte de oxigênio pelo sangue.
OBS.: Isso foi descoberto através de um estudo através de experimentos, onde colocaram a hemoglobina em diferentes pressões parciais de oxigênio, e percebeu-se que quanto maior a pressão parcial de O2 maior era a afinidade, e quanto menor a pressão parcial de O2 menor era afinidade.
Curva de Dissociação da Hemoglobina PO2 x Saturação Hemoglobina 
Nesses estudos onde o sangue era exposto a crescentes pressões parciais de oxigênio, obteve-se através de uma análise gráfica, uma figura como abaixo:
Onde a curva vermelha relaciona a saturação da Hemoglobina com o oxigênio e a pressão parcial de oxigênio, onde observou-se que: quanto maior a pressão parcial de oxigênio maior a saturação da hemoglobina com o oxigênio
A Saturação da Hemoglobina, pode ser definida em: a quantidade de hemoglobina ligada ao oxigênio dividida pela quantidade total de hemoglobina x 100
Nas condições pulmonares a Pressão Parcial de Oxigênio fica na faixa de 100 mmHg, podemos observar que a faixa de saturação de hemoglobina é da ordem de 97.5% (praticamente 100%), analisamos o eixo da esquerda, que representa o volume, isso significa que uma Hemoglobina 100% Saturada possui mais ou menos 20 ml de O2 por 100 ml de sangue, então, o sangue arterial que sai dos pulmões tem aproximadamente: 20 ml de oxigênio para cada 100 ml de sangue
Quando chega nos tecidos, esse sangue arterial sai dos capilares pulmonares com uma saturação de 98 ou 100%, quando sofre aquela diluição com o sangue venoso da circulação brônquica no retorno para o coração, o sangue arterial normal vai chegar com uma PO2 nos capilares em torno de 95.
No ambiente celular vai encontrar uma PO2 de 40 mmHg, e nessa PO2 o sangue que saiu dos pulmões com 97.5% de Saturação ele desatura para aproximadamente 75% de Saturação, isso significa que ele saia com 20 ml de O2 para cada 100 ml de sangue arterial, no sangue venoso sobra 15 ml de oxigênio para cara 100 ml de sangue, 100 ml de sangue deixa 5 ml de oxigeno para os tecidos, 1 litro vai deixar 50 ml de oxigênio, se imaginamos que o debito cardíaco em repouso é de 5 litros por minuto (repouso), então teremos 250 ml de oxigênio por minuto. 
Quando se mediu a captação de oxigênio em repouso, através da diferença de oxigênio do ar inspirado e do ar expirado, se verificou que o consumo de oxigênio de uma pessoa em repouso e da ordem de 250 ml por minuto, se formos imaginar tem pessoas durante o exercício tem pessoas que conseguem captar 4 a 5 litros de oxigênio por minuto o debito cardíaco máximo é muito grande.
Transporte de Oxigênio – Influência da Anemia e Plocitemia na Concentração de O2 Arterial 
Ressaltando ainda a importância da hemoglobina, a curva de dissociação da hemoglobina para um indivíduo normal que tem uma taxa de hemoglobina 15 gramas por ml de sangue
Em uma PO2 de 100 vai ter mais ou menos 20 ml de oxigênio para cada 100 ml de sangue
Se diminuirmos a Hemoglobina para 10 Individuo com anemia, déficit nutricional ou algum problema que gere uma redução da hemoglobina funcionante para 10 gramas, invés de 15 gramas, podemos notar que a saturação da hemoglobina será normal, pois essa satura 100%, agora a concentração de oxigênio no sangue arterial com a PO2 100 não é mais 20 ml para cada 100 ml de sangue, e sim, será em torno de 12 ou 13 ml de oxigênio a cada 100 ml de sangue, com essa quantidade não vai conseguir dessaturar o suficiente, ou seja, entregar o suficiente de O2, levando o indivíduo a ter dificuldades nos afazeres diários, porque está anêmico, caindo a disponibilidade de oxigênio, pois é menos hemoglobina saturadas 100%.
Por outro lado, saindo de um paciente anêmico e indo para um indivíduo saudável atleta, houve durante um certo tempo no esporte olímpico mundial um certo dopping fisiológico, que era ou a altatransfusão ou a infusão de hemácias, ou seja, o indivíduo fazia uma retirada de certo volume de sangue alguns meses antes da competição, guardava essa sangue, separava as hemácias e conservava elas armazenada adequadamente e esperava o organismo repor aquele sangue perdido, inclusive as hemácias e próximo da competição ele fazia uma reinfusão das hemácias retiradas e isso aumentava o número de glóbulos vermelhos, a taxa de hemoglobina e capacidade de transporte de oxigênio, assim: 
Um indivíduo de com a hemoglobina de 15 gramas por 100 ml de sangue 20 ml de oxigênio por 100 ml de sangue arterial.
Aumentando a hemoglobina para 20 gramas por 100 ml de sangue cada 100 ml de sangue vai transportar mais de 25 ml de oxigênio. 
Se considerarmos que estamos falando de um atleta, capaz de bombear cerca de 25 a 30 litros de sangue durante um exercíciointenso, então esse atleta era muito beneficiado.
A altitude estimula a produção de glóbulos vermelhos até uma certa quantidade, porém isso tem um limite, caso esse for ultrapasso é significado de dopping.
OBS.: Isso pode ser muito prejudicial, porque se aumentamos o número de células no sangue, esse fica mais viscoso, aumentando a resistência do fluxo sanguínea
Curva de Dissociação do Monóxido de Carbono 
É importante lembrar que a intoxicação do monóxido de carbono é grave, porque a Hemoglobina possui 250 vezes mais afinidade por essa substância, do que pelo oxigênio, logo, o monóxido de carbono se associado a hemoglobina em pressões extremamente baixas, portanto, devido a essa maior afinidade pode gerar graves intoxicações.
Transporte de Oxigênio – Fatores que alteram a afinidade da Hb pelo O2 
Os efeitos: 
(1) Mais íons hidrogênio 
(2) CO2 elevado
(3) Aumento da temperatura
(4) Aumento do BPG
Costumamos dizer que esses fatores deslocam a curva de Hemoglobina para direito, ou seja, Desvio a Direito, porque esses fatores diminuem a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio.
Exemplo: Em uma PO2 de 60 mmHg a curva da hemoglobina deslocada para direita, ela tem uma saturação mais baixa do que o normal nessa PO2 de 60 mmHg, portanto, é muito importante guardarmos duas características da hemoglobina: 
(1) Esse formato da curva de saturação da hemoglobina na característica de um S “Itálico” permite nos observarmos uma característica muito importante do ponto de vista funcional/fisiológico, a qual em algumas situações pode ser útil clinicamente, por exemplo, a PO2 alveolar normal é de 100 mmHg, se baixarmos essa PO2 para 80 mmHg, logo, é uma hipoventilação realmente 20% a mesmo de oxigênio no ar alveolar, a saturação da hemoglobina na PO2 em 100 mmHg ela estava em 100%, quando ocorre a diminuição de PO2 para 80 mmHg a saturação não muita muito, logo, deslocou pra direito diminuiu a afinidade, porém é de pouca relevância fisiológica, portanto, a hemoglobina consegue carregar/saturar-se de uma maneira satisfatório em PO2 menores do que 100 mmHg, ou seja, a diminuição da afinidade da hemoglobina não afeta muito o carregamento de oxigênio dos pulmões.
Portanto: No pulmão Variações importantes na PO2, por exemplo, de 100 mmHg para 80 mmHg não comprometem de maneira relevante a saturação da hemoglobina.
(2) Quando tenho mudanças na afinidade da hemoglobina na faixa baixa, na faixa tecidual, nesse caso temos desaturações importantes, pois nessa faixa baixa de pressões parciais a PO2 nos tecidos é na casa de 40 mmHg, onde a curva de saturação da Hemoglobina tem uma forte inclinação, isso significa que pequena variações na PO2 promovem grandes mudanças na saturação da hemoglobina, ou seja, se a hemoglobina chega em um tecido que está com metabolismo alto e a PO2 local está baixa, a hemoglobina libera muito oxigênio, portanto, nos tecidos pequenas variações na PO2 promovem grande dessaturação da hemoglobina e além disso, nos tecidos tem o CO2 alto, temperatura mais alta e pH mais baixo, que deslocam a curva para direita facilitam a liberação de oxigênio pela hemoglobina.
Aumento do BPG O 2,3-Difosfoglicerato é uma substância produzida pelos glóbulos vermelhos em situações de altitude ou hipóxia celular crônica, pode parecer um pouco contraditório, ou seja, em altitudes seja produzido uma substância que diminui a afinidade da hemoglobina pela oxigênio, mas devemos lembrar que a PO2 no nível alveolar diminui na altitude, contudo, a liberação de oxigênio para os tecidos é beneficiada, o qual é muito vantajoso em relação ao comprometimento de saturação da hemoglobina que a altitude pode causar (Falando em altitude de 3000 mil metros, onde a PO2 alveolar vai ser em torno de 70 mmHg, onde a saturação de hemoglobina estará em torno de 90%), portanto, satura um pouco menos, contudo libera mais oxigênio no tecido, havendo uma certa compensação.
Transporte do Oxigênio – Curva de Dissociação da Hb: Repouso e Exercicio
Em um individuo em repouso com uma PO2 de 100 mmHg, a saturação normal dele está em 97.5% (próximo de 100%), quando o sangue chega nos tecidos vai encontrar uma PO2 de 40 mmHg e dessatura até aproximadamente 75%, isso irá dar uma diferença de conteúdo de oxigênio de 19.4 para 15, ou seja, irá modificar a concentração de oxigênio e a saturação de oxigênio nos tecidos.
Durante um exercício físico, a temperatura aumenta e o pH diminui e nós teremos o deslocamento da curva de saturação da hemoglobina. A curva normal é que está tracejada, a curva foi deslocada para direita para uma mesma PO2, por exemplo, em uma PO2 de 40 mmHg a saturação da hemoglobina está menor, houve uma diminuição da afinidade da hemoglobina pelo oxigênio, porém, nas condições alveolares é evidenciado que não houve comprometimento no processo de saturação da hemoglobina, logo, continuou carregando a mesma quantidade. Contudo, durante o exercício, o que se espera é que o fluxo sanguíneo para os tecidos ativos, principalmente os músculos, aumente proporcionalmente ao trabalho executado, se isso acontecer o suprimento de oxigeno não vai ser suficiente para que todo o processo de produção de energia seja aeróbia e que o individuo mantenha sua PO2 tecidual, mas pode existir níveis de esforço em que o aumento do fluxo sanguíneo capilar não consiga atender a sobrecarga muscular e há o metabolismo anaeróbio com a produção de ácido láctico, o qual diminuiu o pH em repouso, portanto, o gasto energético do exercício foi sustentado pelo metabolismo aeróbio complementado com fontes anaeróbias de energia (metabolismo anaeróbio), gerando uma acidez que durante um certo tempo é tamponado, se aumentarmos a produção de metabolismo anaeróbio chega uma hora que o pH cai porque esgota o mecanismo tamponante. Nessas condições a PO2 tecidual pode começar cair durante o exercício, porque a utilização está sendo maior do que a implementação de fluxo sanguíneo, podemos ver no gráfico que a PO2 tecidual que era 40 mmHg e a dessaturação da hemoglobina acontecia de 97.5% para 75%, porém durante o exercício a PO2 tecidual abaixou para 30 mmHg, porque o gasto energético aumentou, quando isso ocorre a hemoglobina invés dessaturar até abaixo de 50%, então a diferença arteriovenosa de oxigeno aumenta muito, pois a hemoglobina em ambientes de baixa PO2 dessatura muito mais, entregando mais oxigênio suprindo melhor as necessidades de oxigênio dos tecidos, então essa é uma situação que ilustra a importância da hemoglobina.
Relações PO2 Intersticial, Fluxo Sanguíneo e VO2 
O trabalho exige energia, a qual é obtida pelas células musculares através da utilização do oxigênio oxidando o substrato energético (carboidratos, lipídeos e proteínas) vai depender do tipo de exercício. Esse maior utilização de oxigênio, tem que ser compensada por um maior fluxo sanguíneo, porque o sangue arterial é capaz de carregar por litro ou 100 ml aquela quantidade de oxigênio, logo, se o musculo está gastando mais tem que receber um aumento de fluxo sanguíneo proporcional e existe essa relação, ou seja, existem mecanismo reflexos as alterações locais decorrentes do mecanismo muscular causam vasodilatação, além de existir mecanismo vasodilatores que aumentam o fluxo sanguíneo capilar e muscular durante a atividade física, inclusive mecanismos reflexos determinados por receptores sensíveis ao aumento de potássio extracelular no músculo ativo, então baixou PO2 tecidual o fluxo sanguíneo deve aumentar, os aumentamos de fluxo sanguíneo tecidual poderiam representar um aumento da capacidade de utilizar o oxigênio, mas na verdade chega um determinado momento que capacidade consumir O2 e produzir energia a partir do O2 pelo nível de oxigênio intracelular fica muito dependente de pressões menores de oxigênio, ai a produção de energia começa a depender de outros fatores.
Por exemplo, a energia pela oxidação do alimentos (nutrientes) ela é utilizada para resintestisar o ATP, que é a forma de como as células dispõem de estocar energia em ligações fosfato altamente energéticas, se existe ATP em quantidade suficientepara utilizar a energia do oxigênio, então o consumo de oxigênio aumento, quando aumentamos a oferta, em determinadas situações, mesmo em um nível celular de oxigênio normal pode haver limitação da produção de energia pela disponibilidade de ADP, logo, essa taxa disponível de ADP que vai determinar se o consumo de oxigênio vai subir ou não, porque não adianta oxidar os alimentos consumindo oxigênio se não existe o ADP para pegar esse oxigênio e transformar em ATP para ser usado no trabalho muscular.
Essa imagem mostra que pra uma mesma PO2 intracelular o consumo de oxigênio (utilização), onde o número 1.0 seria a quantidade de ADP normal: 
0.5 Se diminuirmos pega metade a quantidade de ADP normal, a utilização de oxigênio diminui. 
1.5 Se aumentarmos a disponibilidade de ADP, a utilização de oxigênio aumenta.
Portanto, existe também o fator celular, que é a disponibilidade de ADP para ser transformado em ATP.
OBS.: As vezes temos pacientes com doenças mitocondriais, por exemplo, déficit de algumas enzimas, nesse caso a fraqueza muscular aparece muito mais rápido, pois tem uma limitação metabólica.
Transporte de CO2 
O gás carbônico é transportado no sangue de 3 maneiras diferentes: 
1. Na forma dissolvida em CO2 (7%)
2. CO2 ligado ao grupamento amina dos aminoácidos das proteínas plasmáticas e da hemoglobina, que são compostos carbaminicos, então essa é uma forma de transporte ligado inclusivamente a Hemoglobina, o CO2 facilita a liberação de oxigênio da hemoglobina nos tecidos, porém essa molécula também carrega CO2 ligado aos aminoácidos de sua parte proteica, e nos pulmões o aumento da PO2 da hemoglobina e o aumento da PO2 alveolar no contato com o sangue auxilia na liberação do gás carbônico também 
3. A principal forma de transporte é na forma de Bicarbonato Plasmático (HCO3-), o qual é produzido dentro da hemácia 
Produção de Bicarbonato dentro da Hemácia
O metabolismo mitocondrial produz CO2, o qual vai para o interstício e depois do plasma
Do plasma a maior parte do CO2 (90%) vai para dentro da hemácia e um pouco de CO2 fica dissolvido no plasma e mais um pouco reage com o grupamento amina das proteínas plasmáticas.
Essa parte que entrou na hemácia: 
- Uma parte se liga a Hemoglobina, e vai fazer Hb + CO2, que é chamado de Composto Carbaminico
- A maior parte do CO2 reage com a H2O e forma o H2CO3, isso não ocorre com a agua do plasma, e sim apenas com a agua presente dentro da hemácia, pois nessa tem a enzima Anidrase Carbônica, que acelera 5000x a reação do gás carbônico com a agua, logo, o CO2 entra na hemácia e rapidamente desaparece. Esse ácido carbônico se dissocia em HCO3- + H+, esse próton H+ é fixado pela hemoglobina, que assim fica reduzida ocorrendo um tamponamento, e o HCO3 começa se acumular, porque o H+ despareceu (fixado a hemoglobina), quando ocorre esse acumulo é ativada uma enzima carreadora (transportador) de cloreto e bicarbonato, a qual faz um contratransporte, ou seja, joga o bicarbonato para fora e o cloreto pra dentro, esse cloreto é uma partícula osmoticamente ativa acaba criando um gradiente osmótico a favor da hemácia, logo, além do cloreto, no sangue venoso a hemácia recebe um certo volume adicional de agua devido ao gradiente osmótico criado pelo cloreto, portanto, a hemácia venosa é mais turgida.
Ao chegar nos pulmões a situação se inverte, o CO2 nos pulmões é baixo, logo, o CO2 que estava dissolvido na hemácia sai para o plasma, como a PCO2 do alvéolo é baixa, vai do plasma para dentro dos alvéolos, logo, todas as reações se invertem, o HCO3- vai se transformando em H2CO3, e esse vai se transformando em CO2 e esse vai saindo, e o CO2 ligado a hemoglobina, quando ela vê o oxigênio, ela libera o CO2 também, portanto, a hemoglobina ajuda eliminar o CO2 nos pulmões.
Esse processo de entrega de CO2 para os pulmões pela hemoglobina é chamada de Efeito Haldane 
O processo de captação de CO2 dos tecidos pela hemoglobina é chamado de Efeito Bohr 
Portanto: Nós temos os transportes de CO2 dos tecidos para os pulmões, principalmente na forma de bicarbonato plasmático, o qual é produzido na hemácia, secundariamente na forma de composto carbaminico e em pequena quantidade vai para os pulmões na forma dissolvida.
Curva de Dissociação do Gás Carbônico
Nas condições teciduais o sangue venoso tem 5 ml de CO2 por 100 ml de sangue e uma PCO2 de 46 mmHg, então chega nos pulmões encontra uma PCO2 de 40 mmHg. São captados nos pulmões 50 ml de oxigênio e são eliminados do sangue para os alvéolos 50 ml de gás carbônico, então a proporção é entre a eliminação de CO2 e a captação de O2 é da faixa de 1.
A relação entre a produção de CO2 e a captação de O2 é chamado de Quociente Respiratório (QR)
VCO2 Litros de gás carbônico eliminados por minuto 
VO2 Litros de oxigênio eliminados por minuto 
Pressupondo-se que essa eliminação de gás carbônico e a captação pulmonar de oxigênio estão em equilíbrio com o que está acontecendo nos tecidos, ou seja, as trocas gasosas pulmonares refletem o metabolismo tecidual, o que é captado de oxigênio nos pulmões é consumido nas mitocôndrias, o que é eliminado de gás carbônico é produzido nas mitocôndrias por minuto, nessas condições podemos inferir o que está sendo metabolizado nos tecidos, se é predominantemente carboidratos, gorduras ou proteínas, porque: 
- Quando oxidamos carboidratos fazemos: 6 carbonos da glicose consomem 6 oxigênios e geram 6 CO2 + H20, portanto, quando metabolizamos carboidratos o QR é de 1 para 1, portanto, se o QR deu 1 significa que o metabolismo é predominantemente de carboidratos
- Quando metabolizamos proteínas essa relação é de 0.8, a qual é muito próxima do QR quando temos uma dieta mista
- Quando metabolizamos gorduras vamos ter um QR na ordem de 0.7
Portanto: Se estamos analisamos o metabolismo do indivíduo, a dieta, a composição corporal, podemos saber qual substrato energético está sendo metabolizado mais em repouso através do Quociente Respiratório.
Quociente respiratório é nome que se da VCO2/VO2, quando há equilíbrio entre as trocas gasosas pulmonares e o metabolismo tecidual, quando hiperventilamos, nos ventilamos mais do que o metabolismo energético está precisando, por exemplo, para compensar uma acidose metabólica nos hiperventilamos e abaixamos o CO2 arterial, porque fazendo isso nos elevamos o pH, isso vai gerar uma quantidade de CO2 eliminado na respiração maior do que o CO2 metabólico, com isso, gerando um QR maior que 1.