Post on 27-Jun-2015
Gabriela Souto Nogueira
TROCAS GASOSAS DIFUSÃO DE O2 e CO2 ATRAVÉS DA MEMBRANA
RESPIRATÓRIA
PRESSÕES GASOSAS NUMA MISTURA DE GASES
• Pressão parcial: A velocidade de difusão de cada gás é diretamente proporcional à pressão causada por esse gás isoladamente
• é determinada: – Concentração– Coeficiente de solubilidade.
• Coeficiente de solubilidade: depende da atração do gás pela água.– ↑ Atração: pressões menores para um maior número de moléculas dissolvidas.– ↓ Atração: pressões excessivas para um menor número de moléculas dissolvidas.
• Oxigênio 0, 024• Dióxido de carbono 0,57• Monóxido de carbono 0, 018• Nitrogênio 0, 012• Hélio 0, 008
• É a pressão parcial que tende a forçar as moléculas do gás a passarem através da membrana alveolar para o sangue dos capilares alveolares.
• Por outro lado, as moléculas do mesmo gás já dissolvidas no sangue chocam-se ao acaso e algumas retornam para o interior dos alvéolos
• A difusão efetiva é determinada pela diferença entre as duas pressões parciais.
DIFUSÃO DOS GASES ENTRE A FASE GASOSA NOS ALVÉOLOS E A FASE DISSOLVIDA NO SANGUE PULMONAR.
1. SOLUBILIDADE (↑solubilidade = ↑ difusão)
2. ÁREA de seção transversa do líquido (↑área = ↑difusão)
3. DISTÂNCIA através da qual o gás deve difundir-se (↑distancia = ↑tempo para ocorrer a difusão)
4. PESO MOLECULAR (↑ velocidade do movimento cinético das moléculas, que é inversamente proporcional à raiz quadrada do peso molecular = ↑velocidade de difusão)
5. TEMPERTURA do líquido (constante)
OUTROS FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE DIFUSÃO DOS GASES EM UM LÍQUIDO:
• Ar alveolar é parcialmente substituído por ar atmosférico a cada respiração.
• A capacidade residual funcional é cerca de 2.300 ml. Apenas 350 ml de ar novo são levados aos alvéolos a cada respiração normal. São necessárias muitas inspirações para substituir a maior parte do ar alveolar (±17 segundos).
• Essa lenta substituição do ar alveolar é importante na prevenção de alterações súbitas nas concentrações gasosas do sangue e na oxigenação tecidual quando a respiração é temporariamente interrompida.
VELOCIDADE DE RENOVAÇÃO DO AR ALVEOLAR PELO AR ATMOSFÉRICO
CONCENTRAÇÃO E PRESSÃO PARCIAL DE O2 e CO2 NOS ALVÉOLOS
• A PO2 alveolar é controlada pela velocidade de absorção do O2 pelo sangue e pela velocidade de entrada de novo oxigênio nos pulmões .
• A PCO2 alveolar ↑ em proporção direta com a velocidade de excreção do dióxido de carbono e ↓ na proporção inversa com a ventilação alveolar.
• Fatores que determinam a PO2 e a PCO2 alveolares: – (1) a ventilação alveolar – (2) a transferência de O2 e CO2 através da
membrana.• Há áreas bem ventiladas mas com pouco fluxo
sanguíneo e outras com boa irrigação mas pouca ou nenhuma ventilação.
EFEITO DA RELAÇÃO V/Q SOBRE AS CONCENTRAÇÕES DOS GASES ALVEOLARES
Quando V/Q = nulo ou infinito → não há trocas através da membrana .
PRESSÕES PARCIAIS DE O2 E CO2 NOS ALVÉOLOS QUANDO V/Q = ZERO (ALVÉOLO SEM VENTILAÇÃO)
• Sangue que perfunde capilares é sangue venoso misto (PO2 = 40 mmHg e PCO2 = 45mm Hg)
• Sangue entra em equilíbrio com alvéolo, conseqüentemente as pressões parciais do sangue venoso serão também as dos alvéolos .
PRESSÕES PARCIAIS DE O2 E CO2 NOS ALVÉOLOS QUANDO V/Q = INFINITO (NÃO HÁ FLUXO SANGUÍNEO)
• Ar alveolar torna-se idêntico ao ar inspirado umidificado (PO2 = 149 mmHg e PCO2 = 0 mmHg.
• Relação V/Q tem valor inferior ao normal ,porém diferente de zero.
• sangue "shuntado” = fração do sangue que não é oxigenada• Além disso, o sangue que flui pelos vasos brônquicos e não
passam pelos vasos pulmonares (27% do DC) também é constituída por sangue não oxigenado e "shuntado”.
• A quantidade total de sangue "shuntado" por minuto é chamada de SHUNT FISIOLÓGICO.
SHUNT FISIOLÓGICO
• Relação V/Q tem valor superior ao normal (Boa ventilação, pouca perfusão)
• Parte da ventilação desses alvéolos é desperdiçada• soma dessa ventilação desperdiçada + ventilação do espaço
morto anatômico = ESPAÇO MORTO FISIOLÓGICO• Quando o espaço morto fisiológico é grande, boa parte do
trabalho ventilatório é desperdiçada.
ESPAÇO MORTO FISIOLÓGICO
• Em ortostase a ventilação alveolar e principalmente o fluxo sanguíneo são menores nos ápices do que nas bases.
• APICES: relação V/Q = 2,5 vezes maior do que o ideal (espaço morto fisiológico)
• BASES: pouca ventilação para o grau de perfusão. V/Q = 0,6 do valor ideal (shunt fisiológico)
• Durante o exercício fluxo de sangue para os ápices aumenta de modo que o espaço morto fisiológico diminui .
ANORMALIDADES DA RELAÇÃO V/Q NOS ÁPICES E NAS BASES PULMONARES.
TRANSPORTE DE O2 E CO2 NO SANGUE E EM OUTROS LÍQUIDOS CORPORAIS
• diferença de pressões que inicialmente é responsável pela difusão do oxigênio para dentro dos capilares pulmonares é de 104 - 40 = 64 mmHg.
• A PO2 sanguínea torna-se praticamente idêntica à do ar alveolar no momento em que o sangue acaba de percorrer a primeira terça parte do comprimento do capilar, chegando quase a 104 mm Hg.
CAPTAÇÃO DE OXIGÊNIO PELO SANGUE PULMONAR
ALVEOLOS ► SANGUE ► TECIDOS
104 mmHg 40 mmHg 40 mmHg
↓
104 mmHg
↓
Sangue shuntado da circ. bronquica
95 mmHg
CAPTAÇÃO DE OXIGÊNIO PELO SANGUE CAPILAR PULMONAR DURANTE O EXERCÍCIO
• Durante exercício: – Necessidade de até 20 vezes mais O2 em relação ao repouso.
– O aumento do DC reduz a menos da metade o tempo que o sangue permanece nos capilares
• Fator de segurança – ↑ 3X capacidade de difusão O2 devido ao ↑ da área dos
capilares, e a melhor relação V/Q nas partes superiores dos pulmões.
– Em situação normal o sangue permanece nos capilares pulmonares por um tempo que é três vezes superior ao que seria suficiente para a sua plena oxigenação.
• diferença de pressões que responsável pela difusão do CO2 para os alvéolos é de 45 - 40 = 5 mmHg.
CAPTAÇÃO DE CO2 PELO SANGUE PULMONAR
CÉLULA ► INTERSTÍCIO ► SANGUE ► ALVÉOLOS
46 mmHg 45 mmHg 40 mmHg 40 mmHg
↓
45 mmHg
TRANSPORTE DO OXIGÊNIO NO SANGUE
• 97% do oxigênio - combinados com a hemoglobina • 3% - dissolvido na água do plasma e das células.
• PO2 elevada (capilares pulmonares) = oxigênio liga-se à hemoglobina;
• PO2 baixa (capilares teciduais) = oxigênio é liberado da hemoglobina
COMBINAÇÃO REVERSÍVEL DO OXIGÊNIO COM A HEMOGLOBINA
Curva de dissociação do oxigênio-hemoglobina.
• percentagem de saturação da hemoglobina: quanto maior a PO2 , mais oxigênio se liga à hemoglobina.
• No sangue arterial (95 mmHg) a saturação do oxigênio do situa-se em torno de 97%.
• No sangue venoso (40 mmHg) a saturação da hemoglobina é de cerca de 75%.
Papel da hemoglobina para manter constante a PO2 nos tecidos.
• Em condições basais, os tecidos necessitam de 5 ml de O2
/100 ml de sangue. Para isso a PO2 deve cair para cerca de 40 mmHg.
• No exercício intenso, grandes quantidades adicionais de oxigênio devem ser liberadas da hemoglobina para os tecidos.
• Essa liberação pode ser efetuada com um decréscimo da PO2 tecidual para 15 a 25 mm Hg .
DESVIO DA CURVA DE DISSOCIAÇÃO DO OXIGÊNIO-HEMOGLOBINA E SEU SIGNIFICADO
• Fatores que desviam para a direita (menor afinidade do O2 com a Hb):– Ph ácido: 15%– Aumento do CO2
– elevação da temperatura corporal– aumento do 2,3-difosfoglicerato (em condições de hipóxia)* Durante exercício (tecidos): ↑CO2, ↑temperatura corporal, ↑H+ .
Oposto nos pulmões.
• Fatores que desviam para a esquerda (maior afinidade do O2 com a Hb):– Ph básico: 15%
IMPORTÂNCIA DO EFEITO DO CO2 E H+ PARA O DESVIO DA CURVA DE DISSOCIAÇÃO DO OXIGÊNIOHEMOGLOHINA —
EFEITO BOHR.
• Nos capilares pulmonares:– o dióxido de carbono sofre difusão para os alvéolos que reduz a PCO2
do sangue e a concentração de H+. Ambos os efeitos desviam a curva de dissociação para a esquerda e para cima. ocasionando maior transporte de oxigênio para os tecidos.
• Nos capilares teciduais:– O CO2 que penetra no sangue a partir dos tecidos desvia a curva para
a direita, o que desloca o oxigênio da hemoglobina e, portanto, faz com que os tecidos recebam oxigênio sob PO2 mais alta.
IMPORTÂNCIA DO EFEITO DO CO2 E H+ PARA O DESVIO DA CURVA DE DISSOCIAÇÃO DO OXIGÊNIOHEMOGLOHINA —
EFEITO BOHR.
• Nos capilares pulmonares:– o dióxido de carbono sofre difusão para os alvéolos que reduz a PCO2
do sangue e a concentração de H+. Ambos os efeitos desviam a curva de dissociação para a esquerda e para cima. ocasionando maior transporte de oxigênio para os tecidos.
• Nos capilares teciduais:– O CO2 que penetra no sangue a partir dos tecidos desvia a curva para
a direita, o que desloca o oxigênio da hemoglobina e, portanto, faz com que os tecidos recebam oxigênio sob PO2 mais alta.
UTILIZAÇÃO METABÓLICA DO OXIGÊNIO PELAS CÉLULAS
• Relação entre a PO2 intracelular e a velocidade de utilização do oxigênio: – Apenas um diminuto nível de PO2 é necessário nas células para que
ocorram as reações químicas intracelulares normais. (1 a 3 mm Hg) – a quantidade de O2 não é fator limitante para a velocidade das reações químicas.
– Principal fator limitante = concentração de ADP. Quando a concentração de ADP se encontra alterada, a velocidade de utilização do oxigênio modifica-se proporcionalmente à variação da concentração de ADP.
– Somente nos estados muitos hipóxicos é que a disponibilidade de oxigênio passa a constituir condição limitante.
UTILIZAÇÃO METABÓLICA DO OXIGÊNIO PELAS CÉLULAS
• Efeito da distância de difusão entre os capilares e as células na utilização do oxigênio:– Em estados patológicos, a velocidade de difusão do oxigênio é tão lenta que a PO2
intracelular cai abaixo de 1 a 3 mm Hg.– Assim a utilização do oxigênio pelas células é limitada pela difusão, e não pela
quantidade de ADP.
• Efeito do fluxo sanguíneo sobre a utilização metabólica do oxigênio.:– A quantidade total de O2 disponível por minuto é determinada (1) pela quantidade
de O2 transportado em cada 100ml e (2) pela velocidade do fluxo sanguíneo.
– Se a velocidade do fluxo sanguíneo cair para zero, a quantidade de oxigênio disponível também cai para zero.
– Nessas condições, a velocidade de utilização do oxigênio pelos tecidos é limitada pelo fluxo sanguíneo.
COMBINAÇÃO DA HEMOGLOBINA COM MONÓXIDO DE CARBONO — DESLOCAMENTO DO OXIGÊNIO
• O monóxido de carbono combina-se com a hemoglobina no mesmo ponto da molécula de hemoglobina onde o faz o oxigênio, podendo deslocá-lo da hemoglobina.
• Além disso, o monóxido de carbono liga-se com afinidade cerca de 250 vezes a do oxigênio.
FORMAS QUÍMICAS NAS QUAIS O DIÓXIDO DE CARBONO É TRANSPORTADO
• Transporte do dióxido de carbono no estado dissolvido (7%) • Transporte do dióxido de carbono sob forma de íon
bicarbonato (70% - íons bicarbonato e Hidrogênio)• Carbaminoemoglobina (15-25%)
EFEITO HALDANE
• a ligação do oxigênio à hemoglobina tende a deslocar o dióxido de carbono do sangue
• O efeito Haldane resulta do simples fato de que a combinação do oxigênio com a hemoglobina faz com que ela se transforme em ácido mais forte.
• O que desloca o CO2 do sangue de duas maneiras: – hemoglobina mais ácida = menor tendência a se combinar com o CO2
– hemoglobina mais ácida = libera excesso de íons hidrogênio; que ligam-se a íons bicarbonato para formar ácido carbônico. Que se dissocia em água e CO2, que é liberado do sangue para os alvéolos.