Ventilação pulmonar e troca gasosa

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Ventilaçao pulmonar 
• Eficácia da ventilação pode ser estimada através 
do cálculo de VENTILAÇÃO PULMONAR TOTAL, que é o 
volume de ar movido para dentro e para fora dos 
pulmões a cada minuto. 
 
 
-> A frequência ventilatória normal para um adulto é 
de 12 a 20 respirações (ciclos ventilatórios) por 
minuto. 
-> Utilizando-se o volume corrente médio (500 mL) e 
a frequência ventilatória menor, temos: 
 
 
• Apesar da entrada de 500 mL de ar nos alvéolos 
em cada respiração, apenas 350 mL correspondem 
à entrada de ar “novo”. O volume de ar “novo” que 
entra nos alvéolos é igual ao volume corrente menos 
o volume do espaço morto. 
Ventilaçao alveolar 
• Devido ao fato de uma porção 
significativa de ar inspirado 
nunca alcançar a superfície de 
troca, um indicador mais 
acurado da eficiência da 
ventilação é a VENTILAÇÃO 
ALVEOLAR, a quantidade de ar 
novo que alcança os alvéolos a 
cada minuto. 
 
 
->VA= ventilação alveolar. 
->VC= volume corrente. (volume de ar em situações 
de repouso) 
->VEM= volume do espaço morto. (volume que não 
chega aos alvéolos) 
->FR= frequência respiratória. 
• Valores aproximados em situação de repouso -> VC 
= 500ml; VEM = 150ML; FC = 12. 
 
• Embora 6 L/min de ar “novo” entrem no sistema 
respiratório, apenas 4,2 L atingem os alvéolos. 
• A ventilação alveolar pode ser drasticamente 
afetada por mudanças na frequência ou na 
profundidade da respiração. 
Respiraçao externa e interna 
• Possível devido à diferença de pressão dos 
gases nos capilares dos alvéolos e dos tecidos na 
circulação pulmonar e sistêmica, respectivamente. 
-> Respiração interna: troca gasosa nos tecidos. 
-> Respiração externa: troca gasosa nos pulmões. 
DIFUSÃO GASOSA 
• LEI DE DALTON: local com maior quantidade de gás 
(maior pressão – maior energia cinética) -> local de 
menor quantidade de gás (menor pressão). 
AR ATMOSFÉRICO 
• É uma mistura de gases, onde há maior 
concentração (Pparcial maior, por maior 
porcentagem) de nitrogênio. 
VA = (VC-VEM) X FR 
Ventilação pulmonar total = frequência 
ventilatória x volume corrente. 
Ventilação pulmonar total = 12 ciclos/min 
x 500 mL/ciclos = 6.000 mL/min = 6 L/min. 
VA (repouso) ≃ 4,1 L/min 
• Por isso em locais abaixo e acima do nível do mar, 
a diferenças nas porcentagens de oxigênio e maior 
ou menor dificuldade de ocorrer à respiração/ 
trocas gasosas. 
 
 
 
 
 
 
 
Fatores que afetam a veloçidade de difusao 
(Vdifusao) 
GRANDEZAS DIRETAMENTE 
PROPORCIONAIS 
-> Diferença de pressão (ΔP) 
 -> A solubilidade do gás no 
líquido (S): característica química 
do gás. 
-> A área da secção transversa da membrana 
respiratória (A) 
GRANDEZAS INVERSAMENTE PROPORCIONAIS 
-> Distância através do qual o gás deve difundir-se 
(d). 
-> Peso molecular do gás (PM). 
Parâmetros que dá para alterar em situações clínicas, 
por exemplo: 
-> Diferença de pressão, área da secção e a 
distância. 
LEI DE FICK 
• A velocidade da difusão de um gás é diretamente 
proporcional à área dessa membrana e ao 
gradiente de pressão parcial desse gás e 
inversamente proporcional à espessura dessa 
membrana. 
 
 
Composiçao do ar alveolar 
 
 
• O ar alveolar é apenas parcialmente substituído 
por ar atmosférico a cada respiração (no pulmão 
ainda fica um volume de ar residual). 
-> O O2 está constantemente absorvido pelo 
sangue pulmonar. 
-> O CO2 tem difusão constante do sangue 
pulmonar para os alvéolos. 
-> O ar atmosférico seco é umidificado antes de 
chegar aos alvéolos. 
VELOCIDADE DE RENOVAÇÃO DO AR ALVEOLAR 
• Existe sempre um “ar antigo” nos alvéolos que vai 
se misturar com o “novo”, e que precisa ser 
renovado. 
-> Volume corrente = 0,5 L 
-> Somente 0,35 L de ar fresco chegam aos alvéolos 
a cada respiração normal. 
-> A velocidade de renovação do ar alveolar e 
relativamente lenta (se aumentar a FR o ar é 
renovado mais rapidamente). 
 
 
 
 
 
 
 Vdifusão = ΔP. A. S / d. √PM 
O ar alveolar não apresenta a mesma 
composição do ar atmosférico. 
Pressoes parçiais 
 • A PO2 e a PCO2 nos alvéolos mudam muito pouco 
durante a respiração tranquila normal. A PO2 
alveolar é quase constante, com uma pressão de 
100 mmHg, e a PCO2 alveolar permanece próxima 
aos 40 mmHg. 
• Motivos da PO2 ser quase cte: quantidade de 
oxigênio que entra nos alvéolos em cada ciclo 
ventilatório é aprox.. igual à quantidade de O2 que 
entra no sangue, e a quantidade de ar novo que 
entra nos pulmões em cada ciclo ventilatório é 
apenas um pouco mais que 10% do volume total do 
pulmão no final da inspiração. 
• À medida que a ventilação alveolar aumenta 
durante a hiperventilação, a PO2 alveolar aumenta, 
e a PCO2 alveolar diminui. Durante a 
hipoventilação, quando menos ar “novo” entra nos 
alvéolos, a PO2 diminui, e a PCO2 aumenta. As 
concentrações de dióxido de carbono no sangue 
estão intimamente ligadas ao pH sistêmico, e o corpo 
usa as mudanças na ventilação para ajudar a 
manter a homeostasia do pH. (F.H) 
 
Conçentraçao e pressao parçial do O2 nos 
alveolos 
• A concentração de O2 nos alvéolos é controlada 
por: 
1. Velocidade de absorção do O2 para o sangue. 
2. Velocidade de entrada de novo oxigênio nos 
pulmões (ventilação alveolar) 
-> Quanto maior a ventilação alveolar, maior será a 
pressão parcial de O2. 
 
 
 
 
 
-> No exercício físico: aumento da absorção de O2, 
a ventilação alveolar deve aumentar para manter a 
PO2 em 104 mmHg (normal) –> maior FR (aumenta 
troca gasosa -> maior absorção de O2). 
Conçentraçao e pressao parçial do CO2 nos 
alveolos 
• A concentração do CO2 nos alvéolos é 
controlada por: 
1. Velocidade de excreção do CO2 para o alvéolo. 
2. Velocidade de entrada de novo oxigênio nos 
pulmões (ventilação alveolar). 
- A PCO2 diminui em proporção inversa à 
ventilação alveolar (intuito de eliminar CO2). 
• Linha Azul do gráfico -> maior concentração de 
gás carbônico (exercício físico) -> maior ventilação, 
maior FR -> manter a pressão em 100 mmHg. 
 
 
 
 
 
Difusao dos gases atraves da membrana 
respiratoria 
• Mover o oxigênio da atm para a superfície de 
troca alveolar é o primeiro passo da respiração 
externa. Uma vez que o ar atinge os alvéolos, os 
gases individuais, como O2 e o CO2, difundem-se 
do espaço alveolar para a corrente sanguínea. A 
difusão é o mov. de uma molécula de uma região de 
maior concentração para uma de menor. Em 
seguida, a troca dos gases deve ocorrer através da 
interface alvéolo-capilar. O fluxo sanguíneo – 
PERFUSÃO - que passa pelos alvéolos deve ser alto o 
suficiente para captar o oxigênio disponível. 
• Ajustar a ventilação nos grupos de alvéolos pelos 
quais o sangue flui é um processo de duas etapas 
que envolvem a regulação local do fluxo de ar e do 
fluxo sanguíneo. 
• Gases vão precisar atravessar diversas estruturas 
que separam o ar do alvéolo até chegar no sangue. 
• Estruturas: fina 
camada com 
surfactante -> epitélio 
alveolar -> espaço 
do interstício ou 
membranas basais 
fundidas (do alvéolo 
e do endotélio, 
capilar). 
• Apesar de várias camadas -> ela é muito fina -> 
facilita a rápida troca gasosa. 
Fatores que afetam a veloçidade de difusao – 
Cliniça 
• EDEMA PULMONAR: acúmulo de líquido (pode 
acontecer tanto no espaço intersticial quanto dentro 
do alvéolo) -> aumento na espessura da membrana 
respiratória -> altera a distância. 
-> Haverá uma diminuição na PO2 arterial. 
->PCO2 arterial pode estar normal devido a grande 
solubilidade do CO2. 
• ASMA: presença de broncoconstrição -> diminuição 
na diferença na pressão parcial dos gases. 
-> Aumenta a resistência das vias aéreas e diminui a 
ventilação. 
• ENFISEMA PULMONAR: destruição alveolar resultará 
em menor superfície de troca por diminuir sua 
capacidade de distenção e complacência (alvéolo 
não consegue expulsar o ar de forma eficiente). -> 
diminui a Po2, por diminuir a troca por ar novo. 
Capaçidade de difusao da membrana respiratoria 
• Volume de gás que se difunde através da 
membranaa cada minuto para uma diferença de 
pressão de 1 mmHg. 
EXERCÍCIO FÍSICO 
• Aumenta a capacidade de 
difusão da membrana 
respiratória dos gases 
oxigênio e gás carbônico 
(aumenta a FC, aumento DC -
-> mais sangue nos pulmões e 
nos tecidos). 
• A habilidade dos pulmões de 
recrutar leitos capilares 
adicionais durante o exercício é um exemplo da 
capacidade de reserva do corpo. (F.H) 
-> ↑ Nº de capilares abertos; 
-> Dilatação de capilares já abertos; 
-> ↑ Fluxo Sanguíneo; 
-> ↑ Área; 
-> ↑ Difusão do O2 do alvéolo 
 
 
 
Difusao do O2 
• PO2 alvéolo = 100 mmHg (nível do mar). 
• PO2 sangue venoso = 40 mmHg. 
• O oxigênio, portanto, move-se a favor do 
gradiente de pressão parcial = alvéolos -> capilares. 
-> A quase totalidade da difusão do O2 ocorre no 
primeiro terço do capilar 
CURVA DE PRESSÃO DO O2 
 
Em nível local, o corpo tenta ajustar o fluxo de ar e o 
fluxo sanguíneo em cada porção dos pulmões, 
regulando o diâmetro das arteríolas e dos 
bronquíolos. 
 
 
 
 
 
 
• 98% do sangue é oxigenado no pulmão até PO2 = 
104 mmHg 
• 2% do sangue faz parte do shunt fisiológico, 
portanto, PO2 = 40 mmHg. 
 • A mistura do sangue faz a pressão cair até o valor 
de 95 mmHg 
 
Respiraçao interna 
(GRANDE GRADIENTE PRESSÓRICA) 
• Na circulação sistêmica: 
-> PO2 capilares > PO2 tecidos = difusão do O2 
para o interstício -> células (a pressão dentro delas, 
depende do metabolismo, média 23 mmHg) -> 
tecidos. 
EFEITO DO METABOLISMO 
• Mais sangue no tecido -> maior quantidade de O2. 
• Menos sangue no tecido -> menor quantidade de 
O2. 
• Situação de exercício físico -> linha tracejada onde 
há maior consumo de O2. 
• Em situações de menor consumo de O2 -> linha 
tracejada de cima. 
Relaçao da PO2 e quantidade de hemoglobina 
• Pressão parcial de sangue depende da quantidade 
de gás oxigênio dissolvido no plasma, NÃO depende 
da quantidade de oxigênio nos eritrócitos conjugada 
a Hb. 
Troça do CO2 alveolar 
• PCO2 capilares > PCO2 alvéolos = difusão do 
CO2 para os alvéolos. 
-> CO2 consegue se difundir cerca de 20x mais 
rápido que o oxigênio. 
-> Difusão do gás carbônico, ocorre no início do 
capilar. 
• Para eliminar todo o CO2 produzido (durante o 
metabolismo celular), é preciso haver o aumento do 
fluxo sanguíneo -> transferência de CO2 está 
relacionada com o fluxo sanguíneo (diretamente 
proporcionais). 
 
 
 
 
 
Troça do CO2 nos teçidos 
(PEQUENO GRADIENTE PRESSÓRICO) 
• PCO2 tecidos > PCO2 capilares = difusão do 
CO2 para os capilares. 
Transporte do oxigenio no sangue 
• O Oxigênio é transportado de duas formas: 
1. Dissolvido no plasma (1,5%) -> solubilidade do 
O2 é baixa. 
 
2. Combinado com Hemoglobina (98,5%). 
OXIGÊNIO DISSOLVIDO NO PLASMA 
• Cálculo do quanto de O2 está dissolvido no 
plasma: Lei de Henry. 
-> O2 dissolvido (ml/dl) = PO2 x Ks 
- Dissolvido: 0,3 mL/100 mL de sangue -> bem baixa. 
(Na Hb ligação O2 com grupo heme = aprox. 20 ml). 
OXIGÊNIO LIGADO À HEMOGLOBINA 
• Ligado à hemoglobina: 20 ml O2/100 ml de 
sangue 
- PO2 Alta -> O2 se liga à hemoglobina. 
- PO2 Baixa -> O2 é liberado da hemoglobina. 
SATURAÇÃO DA HEMOGLOBINA 
• É a medida em porcentagem da quantidade de 
hemoglobina que está ligada ao oxigênio. 
-> Sangue arterial: Saturação de O2 = 97%; Volume 
de O2 transportado = 19,4 ml. 
-> Sangue venoso: Saturação de O2 = 75%; Volume 
de O2 transportado = 14,4 ml. 
• Portanto, 5ml de O2 são transportados dos 
pulmões para os tecidos em cada 100 ml de sangue. 
Curva de dissoçiaçao 
• A capacidade da hemoglobina de dissociar o O2 
depende da PO2 do meio. 
Quantidade de O2 liberado no exerçiçio 
• REPOUSO: PO2 intersticial = 40 mmHg. 
• EXERCÍCIO FÍSICO: aumento do consumo de oxigênio 
pelas células (metabolismo aumentado) -> PO2 
intersticial = 15 mmHg -> aumenta a liberação do 
oxigênio pela hemoglobina (maior diferença de 
pressão) -> 15 ml de oxigênio por 100 ml de sangue. 
 
 
 
 
 
 
Curva de dissoçiaçao do oxigenio hemoglobina 
• A capacidade da hemoglobina de saturar em O2 
depende da PO2 do meio. (locais com maior ou 
menor rarefação p.ex.). 
-> Aumento do PO2 
->Aumento da porcentagem de hemoglobina 
saturada em oxigênio. 
 
 
 
 
 
Fatores que desviam a çurva de dissoçiaçao 
• Quando há o deslocamento da curva de 
dissociação para direita -> aumenta a PO2 com a 
mesma saturação de O2 -> diminuição da afinidade 
da Hb com O2 -> aumenta a liberação de O2 nos 
tecidos. 
• O diâmetro bronquiolar é modulado 
principalmente pelos níveis de CO2 no ar expirado. 
Um aumento na PCO2 do ar expirado provoca a 
dilatação dos bronquíolos. A diminuição da PCO2 
do ar expirado provoca a contração dos 
bronquíolos. 
PH SANGUÍNEO 
• Diminuição da afinidade do O2 pela Hb -> 
liberação dos 02 -> desloca para direita (↑[H+] e 
diminui pH). 
• Aumenta a afinidade do oxigênio pela Hb -> 
desloca para a esquerda -> diminui [H+] e ↑ pH. 
 
 
 
 
 
 
EFEITO BOHR 
• Diminui o Ph -> desloca para direita -> diminui 
afinidade da Hb pelo O2 -> liberação de O2 (o que 
ocorre nos tecidos). 
• Quanto mais para a direita a curva, mais difícil 
será a saturação da Hb. 
↑ Metabolismo; ↑ PCO2; ↑[H+] = ↑ Efeito Bohr 
CONCENTRAÇÃO DE CO2 
• Aumento do PCO2 (tecido com grande 
metabolismo) -> descola a curva de dissociação para 
direita -> libera mais O2. 
• Diminuição do PCO2 -> descola a curva de 
dissociação para esquerda. 
 
TEMPERATURA CORPORAL 
• O ↑ da Temperatura ↑ Metabolismo ↑ 
necessidade de O2, diminui afinidade do O2 pela 
Hb = ↑ O2 para os tecidos -> desloca a curva para 
direita. 
 
FOSFATOS ORGÂNICOS (2,3-BPG) 
• O fosfato orgânico 2,3 bifosfoglicerato está 
presente nos eritrócitos e é produzida através do 
metabolismo anaeróbico. 
 • O 2,3 DPG 
estabiliza a molécula 
no seu estado 
desoxigenado. 
(molécula que 
“compete” com a Hb). 
- Hipóxia prolongada -> 
Aumenta a 
concentração de BPG 
-> Desloca para a direita -> Diminui a afinidade. 
EXERCÍCIO FÍSICO 
• Vários Fatores -> Desloca a curva para a direita -> 
maior liberação de O2 para os tecidos. 
↑ Metabolismo; ↑ PCO2 e diminui o Ph. 
Intoxicação por monóxido de carbono 
• O monóxido de 
carbono possui afinidade 
pela Hb 250x maior do 
que o O2. 
• PO2 vai estar 
provavelmente normal 
(receptores que 
detectam não são 
acionados, por isso a 
morte é “silenciosa”), mas o transporte de O2 vai 
estar bem diminuído. 
OBS: A PO2 no ar diminui junto com a pressão atm 
total quando você se move do nível do mar. 
Transporte de Dioxido de çarbono (CO2) no 
sangue 
• Em condições normais de repouso, são 
transportados 3-4 ml de CO2 dos tecidos para os 
pulmões a cada 100 ml de sangue. 
• Diferentes formas de transporte de CO2 
1. Dissolvido no plasma (7%): mais solúvel que o O2. 
-> PCO2 sangue venoso = 45 mmHg - 2,7 ml/dl 
->PCO2 sangue arterial = 40 mmHg - 2,4 ml/d 
2. Quimicamente combinado com proteínas 
(principalmente Hb) (23%); 
• CO2 se liga a grupos aminos presentes nos 
aminoácidos formando compostos denominados 
carbaminos. 
• Se liga a Hb formando carbaminohemoglobina 
(Hb. CO2) 
3. Na forma bicarbonato (70%): gás carbônio 
apolar (entra facilmente nas hemácias) -> reage 
com água -> forma ácido carbônico -> e por 
ação da enzima anidrase carbônica -> há 
dissociação e forma H+ e HCO3- -> o HCO3 - é 
transportado para o para o plasma através do 
transportador e o H+ se liga a Hb. 
-> É feito o transporte inverso nos alvéolos. 
-> A saída e entrada do bicarbonato dependem 
da concentração do íon cloreto no eritrócito. 
OBS: 
-> HIPÓXIA: estado de muito pouco oxigênio nos 
tecidos. 
-> HIPERCAPNIA: concentração elevada de dióxido de 
carbono. 
Para evitar a hipóxia e a hipercapnia, o corpo utiliza 
sensores que monitoram a composição do sangue 
arterial. Esses sensores respondem a três variáveis: 
 1. Oxigênio: fornecimento p/ células deve ser 
adequado para manter a respiração aeróbia e a 
produção de ATP. 
2. Dióxido de carbono (CO2): produtoresidual 
durante o ciclo do ácido cítrico. A eliminação de 
CO2 pelos pulmões é importante por: altos níveis de 
CO2 = depressor do SNC = acidose (pH baixo) 
através da reação: CO2 + H2O = H2CO3 + H 
HCO3- . 
3. pH: homeostasia impede a desnaturação de 
proteínas; sist. Resp. monitora o pH plasmático e 
utiliza as alterações na ventilação para equilibrar o 
pH. 
Ref: SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana: 7 Ed – São Paulo: 
Artmed editora ltda, 2017. 
Unidade 3, CAP 17 e 18 
GUYTON, Arthur C; Hall, John E. Tratado de fisiologia médica. 
13a ed. São Paulo: Elsevier, 2017. CAP 38 
Aluna: Iasmim Araújo Xavier Fonseca – Medicina 
UNINOVE