Universidade Federal do Ceará Faculdade de Farmácia, Odontologia e Enfermagem Disciplina: Fisiologia Humana Ventilação Pulmonar e Difusão - Alvéolo Pulmonar Pacífica Pinheiro 1. Trocas Gasosas - Ar alveolar O Ar alveolar = Ar inspirado + vapor d ád água + CO 2 tecidual; O O 2 não é absorvido em sua totalidade; As trocas gasosas referem-se a difusão de O 2 e CO 2 entre o gás g s alveolar e o sangue; Os mecanismos de trocas gasosas baseiam-se nas propriedades fundamentais dos gases. 2.Lei geral dos gases A pressão dos gases é determinada pelo impacto constante das moléculas em movimento contra uma superfície. Os gases dissolvidos na água ou nos tecidos do corpo exercem pressões, visto que apresentam movimento aleatório - energia cinética. 2.Lei dos gases O produto da pressão pelo volume de um gás g é igual ao nº n de moles do gás g s multiplicado pela constante dos gases e temperatura em graus Kelvin. PV= n.r.t A pressão parcial dos gases é determinada pela pressão isolada de cada gás. g 3.Lei de Boyle-Mariote Em uma dada temperatura o produto da pressão pelo volume de um gás g é constante. P 1 V 1 = P 2 V 2 Ex.: Durante a inspiração temos: do volume pulmonar da pressão intratoráxica 4.Lei de Dalton das Pressões Parciais A pressão parcial de um gás g s em uma mistura gasosa é a que ele exerceria se ocupasse o volume total da mistura unitariamente. Pressão do gás g s no seco = P x = P B x F Pressão do gás g úmido = P x = (P B P H2 O) ) x F Onde.: P x = Pressão parcial do gásg P B = Pressão Barométrica P H2 O = Pressão de vapor d ád água F = Fração de concentração do gás g Pressão da Mistura = Σ Pressão parcial de todos os gases 1
Composição do ar (CNPT) 20,98% - 0 2 = Pressão parcial = 160 mmhg 0,04 % - C0 2 = 0,3 mmhg 78,6 % - N 2 = 600 mmhg 0,92 % - Outros gases Pressão ao Nível N do Mar 760 mmhg 5.Lei de Henry Conc.. dos gases dissolvidos Trata da difusão dos gases em uma solução (sangue) C = P x S Onde.: C = Pressão do gás g s dissolvido P = Pressão parcial do gásg S = Solubilidade do gás g s no sangue Ex.: Se a PO 2 no sangue arterial for 100 mmhg qual será a [O 2 ] dissolvido no sangue, sendo a solubilidade do O 2 = 0,003 ml/100 ml de sangue/mm Hg? 6.Lei de Fick Difusão dos gases A taxa de transferência por difusão é diretamente proporcional à força a impulsora ( P)( P),, a um dado coeficiente de difusão e à área disponível para difusão. V X = D A P P / X Onde.: Vx = Volume do gás g s transferido D = Coeficiente de difusão do gásg A = Área de superfície alveolar P P = Diferença a de pressão parcial do gásg X X = Espessura da membrana alveolar 7.Coeficiente de Difusão de um gás g s (D) É dependente o Peso Molecular do gás. g O Coeficiente de Difusão (D) do CO 2 é 20 X > O 2 Ou seja, o CO 2 difunde-se 20 X mais rápidor que o O 2 Ex.: PO 2 no ar alveolar = 100 mmhg PO 2 no sangue = 40 mmhg P P = 60 mmhg (barreira alveolar) 8.Capacidade de difusão pulmonar (Dp( Dp) Dp = D x A / X Onde.: Dp = Coeficiente de difusão pulmonar D = Coeficiente de difusão do gásg A = Área de superfície alveolar X X = Espessura da membrana alveolar OBS: Leva em consideração o tempo necessário para que o gás se combine com proteínas 9.Variações da difusão pulmonar (Dp( Dp) Enfizema = Dp devido a destruição dos alvéolos Fibrose ou edema = Dp devido ao da espessura da membrana alveolar Anemia = Dp pela redução de Hb nos eritrócitos Exercício cio = Dp devido dos capilares perfundidos 2
10. Formas de gases em solução Tanto em gases como no sangue os gases são transportados em mais de uma forma [ ] total de um gás g s = Gás G s dissolvido + gás g s ligado + gás g s quimicamente modificado Gás s Dissolvido Gás s ligado Gás s quimicamente modificado 10. Formas de gases em solução Gás s Dissolvido - Os gases em solução são transportados em parte na forma dissolvida OBS 1 : Somente moléculas dissolvidas contribuem para aumento da pressão parcial OBS 2 : O N 2 é o único gás g s da atmosfera transportado apenas na forma dissolvida Gás s Ligado 11. Transporte de gases nos pulmões - São transportados em combinação com um ligante (proteínas) Ex.: O 2 = Oxiemoglobina CO 2 = Carboxiemoglobina CO = Carboemoglobina Gás s quimicamente modificado - Modificam-se quimicamente c/ auxílio de enzimas p/ que sejam transportados Ex.: CO 2 Anidrase Carbônica CO HCO 3 - Propriedade dos Gases Pressões dos gases dissolvidos na água e tecidos Concentração Coeficiente de solubilidade Coeficiente de solubilidade O 2 0,024 Lei de Henry P = [gás dissolvido] ] / coeficiente de solubilidade CO 2 CO N 2 He 0,57 0,018 0,012 0,008 3
Velocidade da difusão em meio aquoso Solubilidade do gásg Área da seção transversa do líquidol Distância a ser percorrida Peso molecular Temperatura Difusão de Gases Através s da Membrana alveolar Diferença a de pressão entre as duas faces da membrana Difusão Alvéolo olo/capilar P parcial dos gases (O 2 e CO 2 ) Área da membrana respiratória ria Espessura da membrana (+ delgada + rápida r a difusão) Solubilidade do gás g s na membrana respiratória ria Peso molecular Alvéolos Sangue venoso PO 2 PCO 2 PCO 2 PO 2 Pressão Parcial dos Gases H 2 0 CO 2 O 2 N 2 Pressão Total Ar inspirado Não 0,3 mmhg (0.04%) 159,1 mmhg (20,93%) (21%) 600,6 mmhg (78,1%) (79%) 760 mmhg Ar alveolar 47 mmhg 40 mmhg 100 mmhg 20,93/100x (760-47) 573 mmhg 760 mmhg 4
Diferenças entre o ar atmosférico e o ar alveolar 1. O ar alveolar é apenas substituído parcialmente pelo ar atmosférico 2. O O 2 está constantemente sendo absorvido 3. O CO 2 está constantemente sendo difundido do sangue 4. Umidificação do ar Pressão do vapor da água (mmhg) 100 80 60 40 20 47 mmhg 0 0 10 20 30 40 Temperatura ( o C) Maior atividade cinética gasosa 37 o C 50 PO 2 alveolar (mmhg) 150 104 50 25 0 Concentração e PO 2 alveolar Limite superior correspondente a ventilação máxima (PO 2 normal) 250 ml O 2 / min 1 L O 2 / min 5 20 40 Ventilação alveolar (L/min) PCO 2 alveolar (mmhg) 175 150 75 40 0 Concentração e PCO 2 alveolar 200 ml CO 2 /min 800 ml CO 2 /min (PCO 2 normal) 5 20 40 Ventilação alveolar (L/min) Proporção Ventilação/Perfusão (V/Q) Importância crítica na troca ideal dos gases É inútil: -Ventilar os alvéolos sem perfundi-los -Perfundir os alvéolos sem ventilá-los los V/Q normal = 0,8 Distribuição de V/Q é desigual Variações regionais (Q) >>> Variações regionais (V) Relação V/Q 3,5 x 18,5 x 5
Proporç Proporção Ventilaç Ventilação/Perfusão (V/Q) Distribuiç Distribuições da Ventilaç Ventilação, da perfusão e da relaç relação ventilaç ventilação -perfusão Diagrama PO2 x PCO2 Ventilaç Ventilação X Perfusão Defeitos da V/Q Espaç Espaço morto VA/Q > > normal, Q=zero Ventila, mas NÃO Perfunde Ventilação é MORTA Espaço morto fisiológico: - passagens respiratórias nariz, faringe, traquéia e brônquios Embolia pulmonar 6
Espaço o morto Desvio ( (shunt) V/Q = ZERO, V=zero Perfunde, mas NÃO Ventila Doença pulmonar obstrutiva crônica VA/Q > > normal, Q=zero Ambas anormalidades diminuem com eficácia as trocas gasosas (1/10 do normal). Shunt fisiológico alvéolo olos Difusão dos Gases Difuão sangue tecido Shunt = desvio 2% Débito cardíaco Fluxo de sangue dos brônquios Fluxo de sangue das coronárias PaO 2 (105 mmhg)< PAO 2 (100 mmhg) Armação em resina das vias aéreas e das artérias pulmonares Armação em resina das vias aéreas e das veias pulmonares 7
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GUYTON, A. C.; HALL, J.E. Fisiologia Humana e Mecanismos de Doenças. 6. ed. Rio de Janeiro, 1998. BERNE, R. M.; LEVI, M. N.; KOEPPEN, B. M.; STANTON, B. A. Fisiologia. 5 ed. Tradutores: Nephtali Segal Grimbaum, Leoni Verlaine da Silva Carvalho, Deniza Omena Futuro et al. Rio de Janeiro: Elsevier, 2004. CONSTANZO, L. Fisiologia. Tradutores: Antº José Magalhães da Silva Moreira, Adilson Dias Salles, João Paulo de Campos. Rio de Janeiro : Elsevier, 2004. OBRIGADA! 8