Difusão de O 2 e nos alvéolos e transporte de gases no sangue: dos pulmões aos tecidos e dos tecidos aos pulmões Efeitos do exercício Lisete Compagno Michelini
Ventilação Pulmonar Pressão intrapleural (cm H 2 O) Vol Ar Corrente (L) pleura parietal espaço intra-pleural pleura visceral Inspiração: expansão da caixa torácica P intra-pleural ; P alveolar gradiente P entre o meio externo ( ) e interno ( ) entrada de ar nos pulmões Expiração: retração da caixa torácica P intra-pleural ; P alveolar gradiente P entre o meio interno ( ) e externo ( ) saída de ar nos pulmões Fluxo de Ar (L/s) Pressão alveolar (cm H 2 O) Como se processa a captação de O 2 e a expulsão de?
Gases Respiratórios: concentrações e pressões parciais no ar e líquidos Pressão total e parcial dos gases no ar ambiente Ar 100% P total 760 mmhg O 2 20,9% PO 2 160 mmhg 0,04% P 0,3 mmhg N 2 78% PN 2 600 mmhg Pressão parcial = pressão total x % de concentração do gás À temperatura constante, a P de um gás dissolvido no líquido, é proporcional ao volume do gás e à sua solubilidade Vias Aéreas: aquecimento umidificação filtragem Diferenças entre Pressão parcial e solubilidade de gases no ar e no líquido Veias VD VE Artérias A dissolução de um gás (O 2 ou ) em líquido depende: - de sua pressão parcial - de sua solubilidade no líquido - da temperatura local
Lei que rege o transporte de gases Barreira alvéolo-capilar a b Os gases só se movimentam se houver diferença de pressão Os gases sempre se movimentam da área de alta pressão para a área de baixa pressão Difusão Simples O 2
Difusão de O 2 e na barreira alvéolo-capilar: diferenças de Pressão parcial dos gases no alvéolo e capilar Alvéolo = revestido por uma camada de água Pressão de vapor de água: 47 mmhg Veias VD VE Artérias 0,5 µm PO 2 P PO 2 P alvéolo capilar Passagem O 2 e pela barreira alvéolo-capilar: (Lei de Fick) - difusão - proporcional à área (75-100 m 2 ) - proporcional à diferença P parcial do O 2 e - inversamente proporcional à espessura da barreira
Difusão de O 2 e na barreira alvéolo-capilar: diferenças de Pressão parcial dos gases no alvéolo e capilar Alvéolo = revestido por uma camada de água Pressão de vapor de água: 47 mmhg Respiração Externa 0,5 µm PO 2 P PO 2 P alvéolo capilar Passagem O 2 e pela barreira alvéolo-capilar: - difusão simples - proporcional à área (75-100 m 2 ) - proporcional à diferença P parcial dos gases - inversamente proporcional à espessura da barreira (Lei de Fick)
Relação Ventilação/perfusão pulmonar Ventilação Alveolar 3,6-4,2 L/min 0,8 Sangue venoso (VD) 5 L/min Sangue arterial (VE) 5 L/min Área = 75-100 m 2 Relação ventilação / perfusão ideal 0,8
Mecanismos de transporte de O 2 : 1) Dissolvido no plasma (5%) Transporte de O 2 no sangue 2) Combinado com Hemoglobina Oxihemoglobina (OxiHb) = 95% Curva de dissociação hemoglobina/o 2 Hb= globina (4 cadeias polipeptídicas) + grupo heme (Fe) Cada grupo heme combina-se com 1 O 2 portanto a Hb tem capacidade de se combinar com 4 moléculas de O 2 (OxiHb)
O 2 é continuamente ofertado aos tecidos (dissociação da Hb) Afinidade Hb pelo O 2 varia em função da PO 2 : PO 2 afinidade (pulmões e artérias) PO 2 afinidade (tecidos)? Afinidade Hb-O 2 no exercício? Exercício: consumo O 2 PO 2 tecidual Há, portanto, facilitação da liberação de O 2 para os tecidos em atividade Há também uma reserva muscular de O 2 (mioglobina) Mb Reserva de O2 no músculo Hb Sangue reduzido voltando dos tecidos Sangue oxigenado deixando os pulmões Mioglobina (Mb) Mb = proteína ligada a 1 grupo Fe, presente no músculo esquelético e cardíaco: liga-se a 1 molécula de O 2 fonte extra de O 2 no músculo facilita transferência de O 2 p/ mitocôndria - início exercício - durante endurance
Fatores que afetam a afinidade da Hb pelo O 2 Temperatura P Efeito Bohr Tendência da Hb se desligar do O2 frente ao aumento do CO2 2,3 DPG ph (glicólise anaeróbica)
Formação de 2,3-DPG: produto da glicólise anaeróbica na hemácia durante hipóxia
Fatores que afetam a afinidade da Hb pelo O 2 Temperatura P Efeito Bohr Tendência da Hb se desligar do O2 frente ao aumento do CO2 2,3 DPG ph (glicólise anaeróbica) Como estes fatores seriam alterados pelo exercício?
Alterações na afinidade da Hb pelo O 2 durante exercício Exercício: - parcial da temperatura - P nos tecidos exercitados P sangue - formação de íons H + ph - formação de 2,3DPG deslocam a curva de saturação Hb para a direita, facilitando a liberação de O 2 aos tecidos - utiliza a reserva de O 2 da Mioglobina muscular Repouso Mb Reserva de O2 no músculo Sangue oxigenado deixando os pulmões Exercício Hb Sangue reduzido voltando dos tecidos
Nos tecidos o O 2 contido no sangue ( Pp) difunde-se p/ o interstício ( Pp) e o do interstício ( Pp) difunde-se p/ o sangue ( Pp) É a chamada respiração interna que promove a respiração celular
Transporte de CO2 no sangue Mecanismos de Transporte do CO2 1) Dissolvido no plasma (~7%) 2) Combinado com Hemoglobina (Carboxihemoglobina= ~23%) 3) Ácido Carbônico/Bicarbonato (NaHCO3 ~70%)
Transporte de pela Hb : Efeito Haldane combinado
Ao chegar aos pulmões, o é eliminado pela barreira capilar-alvéolo (difusão, pela diferença de Pressão parcial) SANGUE ALVÉOLOS dissolvido hemácia HB + H + HBH HCO 3- + H + SANGUE dissolvido TECIDOS HB + HB Anidrase carbônica H 2 CO 3 H 2 O + HB + H + hemácia HBH HCO 3 - Cl - H 2 O HCO 3- + H + HB + HB Anidrase carbônica H 2 CO 3 H 2 O + E o ciclo se reinicia HCO 3 - Cl - H 2 O
Recordando as diferentes fases na captação, transporte e utilização de O 2 e P v O 2 40 mmhg P v 46 mmhg P v O 2 40 mmhg P v 46 mmhg P P A O A O 100 mmhg CO 2 40 mmhg 2 2 Difusão Capilar Pulmonar Circulação Sangue Capilar Sistêmico Ventilação Pulmonar P 0,3 mmhg Ar PO 2 158 mmhg O 2 P Difusão ± 46 mmhg PO 2 10-40 mmhg Tecidos - Metabolismo Celular P a O 2 95 mmhg P a 40 mmhg P a O 2 95 mmhg P a 40 mmhg
Comparação entre Pressão parcial (Pp) e conteúdo de O 2 e no sangue Conteúdo de O 2 ou (vol%) 90 70 50 30 10 ( solubilidade) O 2 solubilidade) 10 30 50 70 90 po 2 ou p (mmhg) O 2 Pp e solubilidade Pp e solubilidade
Efeitos do Exercício sobre Volume de Ar Corrente, Ventilação Pulmonar e captação de O 2 Repouso Exercício escalonado Exercício: Frequencia Respiratória Volume de ar corrente Volume Minuto Respiratório Aumento expressivo captação O 2 Repouso Exercício escalonado
Ventilação pulmonar e Limiar de Lactato no exercício Exercício escalonado Exercício escalonado Limiar de Lactato indica a intensidade de exercício (VO 2, carga de trabalho ou gasto de energia) na qual a hipóxia tecidual determina um desequilíbrio entre a formação e a remoção do lactato, resultando no aumento gradual da concentração do lactato no sangue O ponto de inflexão na curva (elevação acima do basal) indica o limiar anaeróbio, que é um indicador bastante utilizado para se prescrever o treinamento aeróbio Limiar Ventilatório ou Limiar anaeróbio indica o ponto no qual a relação entre Ventilação Pulmonar (V E ) e o Consumo de O 2 (VO 2 ) desvia da linearidade Compensação Respiratória = aumento adicional na Ventilação Pulmonar para contrabalançar a acidose metabólica durante exercício anaeróbio intenso Exercício escalonado até intensidade máxima