TROCA E TRANSPORTE DE GASES

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1 TROCA E TRANSPORTE DE GASES

2 Difusão dos gases através da membrana respiratória Unidade Respiratória Cada alvéolo: 0,2 mm Parede Unidade respiratória: delgada Capilares Membrana Respiratória ou Membrana Pulmonar respiratório Alvélo

3 Membrana Respiratória Espessura da Membrana Respiratória: 0,6 μ Superfície total: 50 a 100 m 2 (sala 8x10 mt) Quantidade total sangue capilares pulmonares: 140mililitos Pq. Quantidade de sangue em grande área de superfície Trocas gasosas respiratórias rápidas Estrutura da membrana respiratória e difusão do O 2 do alvéolo para a hemácia e a difusão do CO 2 na direção oposta

4 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

5 Aumento da membrana respiratória em decorrência: Edema pulmonar Doenças pulmonares Gases devem se difundir pela membrana e líquido Interferência nas trocas gasosas 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.

6 Área da membrana respiratória Diminuída pela Remoção total do pulmão Enfisema Diminuição em até 5 vezes da área total da Membrana Respiratória Prejudicial para esportes competitivos

7 Coeficiente de difusão A transferência de gás através da Membrana respiratória é dependente: Solubilidade na membrana CO 2 (se difunde através da membrana) : 20 x mais rápido que o O 2 O 2 : 2 x mais rápido que o N 2

8 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 O 2 : maior pressão alveolar: sai dos alvéolos e vai para o sangue CO 2 : maior pressão sanguínea: sai do sangue e vai para alvéolos

9 Capacidade de difusão da membrana respiratória Habilidade Membrana Respiratória trocar gás entre alvéolos e sangue Expressa em termos quantitativos pela 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

10 Capacidade de difusão para O 2 Capacidade de difusão para O 2 sob condições de repouso 21 ml/min/mm Hg Diferença de pressão de O 2 através da membrana durante respiração: 11 mm Hg 21 x 11 = 230 mililitros de O 2 /min

11 Alteração da capacidade de difusão de O 2 durante exercício físico Fluxo sanguíneo pulmonar Ventilação alveolar Difusão de O 2 máximo de 65 ml/min/mm Hg (3x + repouso) (3x 21 ml) Provocado pela Abertura de capilares pulmonares Aumento da área superficial

12 Capacidades de difusão para monóxido de carbono, oxigênio e dióxido de carbono em pulmões normais 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

13 Captação do O 2 dos alvéolos pelo sangue pulmonar Difusão de moléculas de O2 entre ar alveolar e sangue pulmonar: Diferença de pressão inicial: = 64 mmhg

14 Difusão do O 2 dos capilares teciduais para líquido tecidual Difusão rápida do O 2 do sangue para os tecidos Efeito velocidade do fluxo e metabolismo tecidual sobre PO 2 líquido intersticial: fuxo: O 2 para o tecido, PO 2 95 mmhg (PO 2 no sangue arterial)

15 Difusão do O 2 dos capilares teciduais para células teciduais Sendo o O 2 constantemente utilizado pelas células, PO 2 intracelular do que a PO 2 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

16 Difusão do dióxido de carbono das células para os capilares e dos capilares pulmonares para os alvéolos Transformação O 2 CO 2 : PCO 2 intracelular CO 2 das células capilares teciduais pulmões dos capilares pulmonares alvéolos Dióxido de Carbono se difunde na direção contrária à difusão do Oxigênio CO 2 difunde até 20 x mais rápido que o O 2 Diferenças de pressão que provocam difusão do CO 2 são bem menores que as necessárias para a difusão do O 2

17 Irrigação pulmonar e relação ventilação perfusão Resistência ao fluxo dos vasos pulmonares 18 mmhg Velocidade idêntica Independente débito cardíaco, já que: débito pressão pulmonar: vasos sanguíneo fechados: se abrem (recrutamento) Artérias pulmonares + complacentes que as sistêmicas Estas características da alça pulmonar possibilitam que Grandes aumentos do débito do esquerdo que ocorrem quando praticamos exercícios, Sejam enfrentados pelo direito sem aumento pressão arterial pulmonar

18 Filtração e reabsorção capilares no pulmão pressão arterial pulmonar 7 mmhg nos capilares pulmonares (deslocando o equilíbrio de absorção e filtração) 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

19 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]

20 Equilíbrio ventilação perfusão Pessoa deitada problema banal Pessoa em pé Pa acima : menor abaixo : maior Efeito da gravidade sobre a pressão hidrostática Pulmão Alvéolos do ápice: maior expansão Alvéolos maiores: menor complacência Alvéolos da base: menores complacência e perfusão Pressão Intrapleural: Efeitos da gravidade sobre ventilação e perfusão se anulam? Não. Base do pulmão: dobro de ventilação e 10x mais fluxo sanguíneo

21 Compensação do pulmão pela variação da ventilação local 1. Aumento de CO 2 e diminiuição de O 2 : bronquíolos vizinhos se dilatam: redirecionando o ar inspirado para alvéolos pouco ventilados 2. Diminuição do O 2 ou aumento do CO 2 ocasionam vasoconstrição local: deslocam sangue para fora das partes apicais pouco ventiladas do pulmão Discrepância menos intensa entre perfusão e ventilação

22 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 Transporte do O 2 : Dissolvido Combinado à hemoglobina

23 Papel da hemoglobina no transporte do O 2 no sangue arterial O 2 dos pulmões para tecidos: 97% O 2 hemoglobina fraca combinação PO 2 (capilares pulmonares) O 2 se liga à hemoglobina PO 2 (capilares teciduais) O 2 liberado da hemoglobina Base do transporte O 2 pulmões tecidos

24 Curva de dissociação da Oxiemoglobina progressivo da % de hemoglobina ligada ao O 2 à medida que a PO 2 do sangue Percentual de saturação da hemoglobina Pressão gasosa do oxigênio

25 Quantidade de O 2 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 O mililitros sangue: 20 mililitros de O 2 (hemoglobina 100% saturada) Quantidade de O 2 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

26 Transporte de O 2 durante exercício extenuante Restam apenas 4,4 mililitros de O 2 associado à hemoglobina, ao passar pelos tecidos 15 mililitros O 2 /100 mililitros de sangue são transportados 3 x mais * Maratonistas

27 Uso metabólico do O 2 pelas células Relação entre PO 2 intracelular e a velocidade de consumo do O 2 em diferentes concentrações de ADP Pequeno nível de pressão de O2 é necessário para reações ADP se torna limitante Quando a PO 2 intracelular de 1 para 3 mmhg a velocidade de consumo de O 2 é constante para qualquer concentração fixa de ADP na célula

28 Variações da curva de dissociação O 2 -hemoglobina: Desvio da curva Para a direita: PCO 2 (aumentado no sangue venoso proveniente de tecido com elevado metabolismo) Desvio E Ligação a Hb ph (pela maior produção de CO2 nos tecidos ativos) Temperatura (maior em tecidos ativos) 2-3 DP-glicerato (produzido pelas hemácias) Exercício Desvio D O2 aos tecidos Para a Esquerda: PCO 2 ph Temperatura 2-3 DPG metabolismo

29 Fatores que alteram a afinidade do O 2 pela hemoglobina Combinação da hemoglobina com monóxido de carbono deslocamento do O 2 CO se combina com a hemoglobina no mesmo ponto que o O x mais forte Deslocamento de O 2 da hemoglobina Paciente envenenado por CO

30 CO liberado pela queima de combustíveis fósseis e fumaça de cigarros combinação com a hemoglobina Impossibilidade de transportar O 2 Qualidade do ar Morte por asfixia Concentração de CO e qualidade do ar Concentração 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 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

31 Transporte de CO 2 Dissolvido Carmino-hemoglobina Ìon bicarbonato (HCO 3- ) (5 a 7% do total) (15 a 25 % do total) Produzido pelas hemácias * Facilidade: Condições anormais: pode ser transportado em grandes quantidades

32 Equilíbrio CO 2, ácido carbônico e bicarbonato CO 2 dissolvido no sangue reage com H 2 O: forma H 2 CO 3 (anidrase carbônica: 5.000x) Dissocia-se em: HCO 3- + H + CO 2 A maior parte de íons H se combina com hemoglobinas nas hemácias e a maioria do bicarbonato se difunde nas hemácias

33 Alterações da acidez do sangue durante o transporte do CO2 Formação do H 2 CO 3 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

34 Efeito Bohr e efeito Haldane Aumento da concentração de CO 2 no sangue provoca deslocamento da hemoglobina Efeito Bohr Altos níveis de CO 2 diminuem a afinidade da Hemoglobina com o O 2 Sangue passa pelos pulmões CO 2 difunde-se do sangue para alvéolos: PCO 2 do sangue e a concentração de íons hidrogênio Desvio da curva para a esquerda ( metabolismo) Sangue passa capilares dos tecidos CO 2 penetra-se no sangue: Dissocia-se O 2 da hemoglobina: liberação de O 2 para tecidos Desvio da curva para a direita (exercício)

35 Efeito Haldane O 2 liga-se à hemoglobina liberação de CO 2 Aumento do transporte de CO 2 do sangue Inverso do Efeito Bohr: A ligação do O 2 á hemoglobina tende a deslocar o CO 2 do sangue