TROCA E TRANSPORTE

DE GASES

Difusão dos gases através da membrana respiratória

respiratório

Alvélo

Unidade Respiratória

Cada alvéolo: 0,2 mm

♣ Parede Unidade respiratória: delgada

♣ Capilares

Membrana Respiratória ou

Membrana Pulmonar

Membrana Respiratória

♣ Espessura da Membrana Respiratória: 0,6 μ

♣ Superfície total: 50 a 100 m2 (sala 8x10 mt)

♣ Quantidade total sangue capilares pulmonares:

140mililitos

Trocas gasosas respiratórias rápidas

Estrutura da membrana respiratória e difusão do O2 do alvéolo

para a hemácia e a difusão do CO2 na direção oposta

Pq. Quantidade de sangue

em grande área de superfície

Fatores que afetam a velocidade da difusão gasosa através da membrana respiratória

1. Espessura da membrana

2. Área superficial da membrana

3. Velocidade de difusão do gás específico no tecido da membrana (na água da membrana)

4. Diferença de pressão entre os dois lados da membrana

Superfície pleural lisa e brilhante de um

pulmão. Este paciente tem sinalizado um

edema pulmonar, o qual aumenta o fluido

nos vasos linfáticos que drenam os lóbulos

pulmonares. Assim, o lóbulos do pulmão

aparecem marcados com linhas claras.

Aumento da membrana respiratória em decorrência:

Edema pulmonar

Doenças pulmonares

Gases devem se difundir pela membrana e líquido

Interferência nas trocas gasosas

Área da membrana respiratória

♣ Remoção total do pulmão

♣ Enfisema

Diminuição em até 5 vezes da área

total da Membrana Respiratória

Prejudicial para esportes competitivos

Diminuída pela

Coeficiente de difusão

A transferência de gás através da Membrana respiratória é dependente:

♣ Solubilidade na membrana

CO2 (se difunde através da membrana) : 20 x mais rápido que o O2

O2 : 2 x mais rápido que o N2

Diferença de pressão = tendência efetiva da membrana

“Diferença entre pressão do gás nos alvéolos e a pressão do gás no sangue”

Total de moléculas de um gás que

se choca com paredes alveolares

Total de moléculas de um gás

tentando escapar do sangue na direção oposta

O2 : maior pressão alveolar: sai dos alvéolos e vai para o sangue

CO2: maior pressão sanguínea: sai do sangue e vai para alvéolos

Capacidade de difusão da membrana respiratória

Habilidade Membrana Respiratória ↔ trocar gás entre alvéolos e sangue

Capacidade de difusão que é definida como:

Volume de um gás que se difunde através da

membrana a cada minuto para uma diferença

de pressão de 1 mm Hg

Fatores que afetam a capacidade de difusão

Expressa em termos quantitativos pela

Capacidade de difusão para O2

21 ml/min/mm Hg

Diferença de pressão de O2 através da membrana durante respiração: 11 mm Hg

21 x 11 = 230 mililitros de O2/min

Capacidade de difusão para O2 sob condições de repouso

Alteração da capacidade de difusão de O2 durante exercício físico

♣ Fluxo sanguíneo pulmonar ↑

♣ Ventilação alveolar ↑

♣ Difusão de O2 ↑

máximo de 65 ml/min/mm Hg (3x + repouso)

Abertura de capilares pulmonares

Aumento da área superficial

Provocado pela

(3x 21 ml)

♣ Capacidade de difusão para dióxido de

carbono

a) Difusão rápida pela membrana

b) Diferença média menor que 1 mmHg

No entanto,

♣ as medidas de difusão de outros gases

mostram que : a capacidade de difusão:

relaciona-se à difusão do gás em foco

Capacidades de difusão para monóxido de carbono, oxigênio

e dióxido de carbono em pulmões normais

Captação do O2 dos alvéolos pelo sangue pulmonar

Difusão de moléculas de O2 entre

ar alveolar e sangue pulmonar:

Diferença de pressão inicial: 104 – 40 = 64 mmHg

Difusão do O2 dos capilares teciduais para líquido tecidual

♣ Difusão rápida do O2 do sangue para os tecidos

♣ Efeito velocidade do fluxo e metabolismo tecidual sobre PO2 líquido intersticial:

↑ fuxo: ↑ O2 para o tecido, ↑ PO2

95 mmHg (PO2 no sangue arterial)

Difusão do O2 dos capilares teciduais para células teciduais

♣ PO2 intracelular ↓ do que a PO2 nos capilares(de 5 até 40 mm Hg)

23 mmHg

Valor suficiente e seguro

Apenas 1 a 3 mmHg de pressão de O2 é o necessário

para manter os processos metabólicos da célula

Sendo o O2 constantemente utilizado pelas células,

Difusão do dióxido de carbono das células para os capilares

e dos capilares pulmonares para os alvéolos

Transformação O2 → CO2: ↑PCO2 intracelular

CO2 das células → capilares teciduais → pulmões → dos capilares pulmonares → alvéolos

Dióxido de Carbono se difunde na direção contrária à difusão do Oxigênio

CO2 difunde até 20 x mais rápido que o O2

Diferenças de pressão que provocam difusão do CO2são bem menores que as necessárias para a difusão do O2

Irrigação pulmonar e relação ventilação perfusão

♣ Resistência ao fluxo dos vasos pulmonares18 mmHg

Velocidade idêntica

Independente débito cardíaco, já que:

↑ débito → ↑ pressão pulmonar: vasos sanguíneo fechados: se abrem (recrutamento)

Artérias pulmonares → + complacentes que as sistêmicas

Grandes aumentos do débito do esquerdo que ocorrem quando praticamos exercícios,

Sejam enfrentados pelo ♥ direito sem aumento pressão arterial pulmonar

Estas características da alça

pulmonar possibilitam que

Filtração e reabsorção capilares no pulmão

↓ pressão arterial pulmonar → 7 mmHg nos capilares pulmonares

Favorecendo a absorção - Protege do Edema

Equilíbrio Ventilação perfusão (V/Q)

É a proporção entre ventilação alveolar e o fluxo sanguíneo alveolar

Sistema respiratório como todo:

Volume minuto respiratório/débito cardíaco

4l/min (de ar)

5l/min (de sangue)= 0,8

(deslocando o equilíbrio de absorção e filtração)

Eficiência trocas gasosas: V/Q deveria ser uniforme em todas as regiões

do pulmão

Desequilíbrios:

Desequilíbrios regionais da V/Q: espaço morto fisiológico

Alvéolo que é ventilado mas não recebe qualquer perfusão:

ESPAÇO MORTO ANATÔMICO

Alvéolo que é perfundido mas não recebe qualquer ventilação:

CURTO-CIRCUITO FORA DO PULMÃO]

Equilíbrio ventilação perfusão

Pessoa deitada – problema banal

Pessoa em pé Pa acima : menor

abaixo ♥: maior

Pulmão

Alvéolos do ápice: maior expansão

Alvéolos maiores: menor complacência

Alvéolos da base: menores → ↑ complacência e ↑ perfusão

Efeitos da gravidade sobre ventilação

e perfusão se anulam?

Pressão Intrapleural:

Não. Base do pulmão: dobro de ventilação

e 10x mais fluxo sanguíneo

Efeito da gravidade sobre

a pressão hidrostática

Compensação do pulmão pela variação da ventilação local

1. Aumento de CO2 e diminiuição de O2 : bronquíolos vizinhos se dilatam:

redirecionando o ar inspirado para alvéolos pouco ventilados

2. Diminuição do O2 ou aumento do CO2 ocasionam vasoconstrição local:

deslocam sangue para fora das partes apicais pouco ventiladas do pulmão

Discrepância menos intensa entre perfusão e ventilação

O2

O2

O2

O2

O2

O2

♣ Transporte do O2:

Dissolvido

Combinado à hemoglobina

Papel da hemoglobina no transporte do O2 no sangue arterial

O2 dos pulmões para tecidos: 97%

O2 – hemoglobina ↔ fraca combinação

PO2 ↑ (capilares pulmonares) → O2 se liga à hemoglobina

PO2 ↓ (capilares teciduais) → O2 liberado da hemoglobina

Base do transporte O2 pulmões → tecidos

Curva de dissociação da Oxiemoglobina

Pressão gasosa do oxigênio

↑ progressivo da % de

hemoglobina ligada ao O2 à

medida que a PO2 do sangue ↑

Percentual de saturação da hemoglobina

Quantidade de O2 combinado a hemoglobina do sangue

Sangue de indivíduo normal:

15 g hemoglobina/100 mililitros de sangue

1g hemoglobina: liga-se a 1,34 mililitro de O2 → 100 mililitros sangue:

20 mililitros de O2 (hemoglobina 100% saturada)

Quantidade de O2 liberado pela hemoglobina nos tecidos

97% saturada: 19,4 mililitros/100 mililitros de sangue

Capilares dos tecidos: 14,4 mililitros

19,4-14,4 = 5 mililitros são transportados para os tecidos/100 mililitros de sangue

Transporte de O2 durante exercício extenuante

Restam apenas 4,4 mililitros de O2 associado à hemoglobina, ao passar pelos tecidos

15 mililitros O2 /100 mililitros de sangue são transportados

3 x mais

* Maratonistas

Uso metabólico do O2 pelas células

Relação entre PO2 intracelular e a velocidade de consumo do O2

em diferentes concentrações de ADP

Quando a PO2 intracelular ↑ de 1 para 3 mmHg

a velocidade de consumo de O2 é constante

para qualquer concentração fixa de ADP na célula

Pequeno nível de pressão de O2 é necessário

para reações → ADP se torna limitante

Variações da curva de dissociação O2-hemoglobina: Desvio da curva

Desvio DO2 aos tecidos

Desvio ELigação a Hb

PCO2 (aumentado no sangue venoso proveniente de

tecido com elevado metabolismo)

pH (pela maior produção de CO2 nos tecidos ativos)

Temperatura (maior em tecidos ativos)

2-3 DP-glicerato (produzido pelas hemácias)

Exercício

Para a Esquerda:

PCO2

pH

Temperatura

2-3 DPG

metabolismo

Para a direita:

Fatores que alteram a afinidade do O2 pela hemoglobina

Combinação da hemoglobina com monóxido de carbono – deslocamento do O2

CO→ se combina com a hemoglobina no mesmo ponto que o O2

250 x mais forte

Deslocamento de O2 da hemoglobina

Paciente envenenado por CO

Qualidade do arConcentração de CO – ppm* (média de

8h)

Inadequada 15 a 30

Péssima 30 a 40

Crítica Acima de 40

* ppm (parte por milhão) = 1 micrograma de CO por grama de ar 10 –6

CO liberado pela “queima” de combustíveis fósseis e fumaça de cigarros →

combinação com a hemoglobina → Impossibilidade de transportar O2

Morte por asfixia

Concentração de CO e qualidade do ar

Concentração de CO (ppm)Sintomas em seres humanos

10 Nenhum

15 Diminuição da capacidade visual

60 Dores de cabeça

100 Tonturas, fraqueza muscular

270 Inconsciência

800 Morte

Transporte de CO2

Dissolvido Carmino-hemoglobina Ìon bicarbonato (HCO3-)

Produzido pelas hemácias

* Facilidade: Condições anormais: pode ser transportado em grandes quantidades

(5 a 7% do total)(15 a 25 % do total)

Equilíbrio CO2, ácido carbônico e bicarbonato

CO2 dissolvido no sangue → reage com H2O: forma H2CO3 (anidrase carbônica: 5.000x)

HCO3- + H+

Dissocia-se em:

A maior parte de íons H se combina com hemoglobinas

nas hemácias e a maioria do bicarbonato se difunde

nas hemáciasCO2

Alterações da acidez do sangue durante o transporte do CO2

Formação do H2CO3 ↓ pH sanguíneo

Reação do ácido com tampões sanguíneos

impede que a concentração de H aumente muito e que o pH desça muito

pH: 7,4 → 7,37

Alteração de 0,04 unidade

Efeito Bohr e efeito Haldane

Efeito Bohr

Altos níveis de CO2 diminuem a afinidade da Hemoglobina com o O2

Sangue passa pelos pulmões → CO2 difunde-se do sangue para alvéolos:

↓ PCO2 do sangue e a concentração de íons hidrogênio

Sangue passa capilares dos tecidos → CO2 penetra-se no sangue:

Dissocia-se O2 da hemoglobina: liberação de O2 para tecidos

Desvio da curva para a esquerda

Desvio da curva para a direita

Aumento da concentração de CO2 no sangue provoca deslocamento da hemoglobina

(↓ metabolismo)

(exercício)

Efeito Haldane

O2 liga-se à hemoglobina → liberação de CO2

Aumento do transporte de CO2 do sangue

♣ Inverso do Efeito Bohr:

A ligação do O2 á hemoglobina tende a deslocar o CO2 do sangue