Fisiologia Respiratória: Difusão e Transporte de Gases

Mecânica Respiratória e Surfactante

Quanto mais novo o feto, menos surfactante existe. Sendo assim, é necessária uma ventilação artificial que libere surfactante até que o feto seja capaz de produzir seu próprio surfactante.

Assim como os pulmões, a parede torácica também apresenta propriedades elásticas próprias. A parede torácica tende sempre à expansão. Essa cartilagem estica e retorna, conferindo uma propriedade de elasticidade à caixa torácica, mesmo sendo composta por ossos. Portanto, quando o pulmão se estende, a caixa torácica também se estende.

O Espaço Pleural

O espaço pleural, situado entre a caixa torácica (que tende a ir para fora) e o pulmão (que tende a ir para dentro), possui uma pressão abaixo da pressão atmosférica. A presença de ar na cavidade pleural é denominada pneumotórax.

A Cavidade Pleural é dividida em:

• A pleura parietal, que envolve a caixa torácica.
• A pleura visceral, que envolve o pulmão.

Difusão e Trocas Gasosas

Difusão é um dos tipos de transporte através da membrana (simples e facilitada).

Para o oxigênio sair dos capilares sanguíneos, ele passa por uma membrana: a membrana alvéolo-capilar.

As trocas gasosas ocorrem por difusão em nível de membrana alveolar-capilar e tecidual-capilar (do sangue para o tecido, fornecendo energia para esse tecido). A difusão depende da pressão parcial de cada gás.

Pressão Parcial dos Gases

Pressão parcial pode ser definida como a pressão causada por um gás em uma mistura gasosa (PO₂, PN₂, PCO₂). Cada gás exercerá uma pressão parcial proporcional à sua respectiva concentração, cuja soma será a pressão total. A pressão atmosférica é a pressão de todos os gases do ambiente.

• O₂ ≈ 20,93%
• CO₂ ≈ 0,04%
• N₂ ≈ 79,03%

O percentual que falta para chegar a 100% é a somatória de todos os outros gases.

Lei de Fick e Velocidade de Difusão

A difusão através dos tecidos é regida pela Lei de Fick: V_gás = A · D / E (P₁ - P₂).

A velocidade de transferência de um gás em um tecido depende dos seguintes fatores:

1. Da área de superfície da membrana (A).
2. Do gradiente de pressão entre os dois lados da membrana (P₁ - P₂).
3. Da espessura da membrana (E).
4. Da constante de difusão (D).

A difusão é importante porque fará com que o oxigênio chegue com uma velocidade adequada e se ligue à hemácia ou se dissolva no próprio sangue. A superfície da membrana seria a área total de todos os alvéolos que cercam a membrana. Se não houver membrana, o oxigênio não consegue passar.

Transporte de Dióxido de Carbono (CO₂)

O Dióxido de Carbono (CO₂) é transportado dos tecidos para os alvéolos de três formas:

1. CO₂ dissolvido no plasma: O CO₂ dissolvido é diretamente proporcional à PCO₂. Para cada mmHg de PCO₂, há 0,063 ml de CO₂/100 ml de sangue. Sendo assim, o CO₂ se dissolve mais que o oxigênio.
2. CO₂ ligado à hemoglobina (Carbamino-hemoglobina): Liga-se à proteína “globina”.
3. CO₂ sob a forma de íon bicarbonato (Mais importante – 43%): O CO₂ se liga com a água e sofre uma transformação química através da enzima anidrase carbônica, que potencializa a formação do CO₂ com a água. Ele se transforma em ácido carbônico (H₂CO₃), que se dissocia em íons hidrogênio (H⁺) e íons bicarbonato (HCO₃⁻).

Transporte de Oxigênio (O₂)

O oxigênio, para sair dos pulmões e ser levado para os tecidos, precisa ser transportado de duas formas:

1. Ligado à hemoglobina (Melhor opção).
2. Dissolvido no plasma.

O₂ Dissolvido no Plasma

O O₂ dissolvido é aquele que está diluído e que não se liga à hemoglobina. O O₂ dissolvido é diretamente proporcional à PO₂ (pressão parcial do oxigênio). Para cada mmHg de PO₂, há 0,003 ml de O₂/100 ml de sangue. Quando o oxigênio não se liga à hemoglobina, a quantidade de oxigênio dissolvido deve ser muito grande para que o oxigênio chegue aos tecidos e satisfaça a demanda.

O₂ Ligado à Hemoglobina e Saturação

No repouso, mais de 95% do O₂ é transportado pela hemoglobina. Apenas 3% desse oxigênio respirado se dissolve no sangue. Quando todas as moléculas de hemoglobina estão preenchidas por oxigênio, o sangue está saturado (saturação da hemoglobina). Cada molécula de hemoglobina transporta 4 moléculas de oxigênio. Há 15 gramas de hemoglobina em 100 ml de sangue.

Curva de Dissociação da Hemoglobina

A quantidade de O₂ que se liga à hemoglobina depende do O₂ dissolvido (PAO₂ - pressão parcial de oxigênio alveolar).

Fatores que Afetam a Velocidade de Difusão (Revisão)

A difusão simples ocorre por diferença de pressão. Quanto maior o gradiente de pressão, maior e mais veloz será a difusão.

O oxigênio precisa se dissolver na membrana para chegar ao capilar. Se a espessura da membrana aumentar (por exemplo, se o espaço alvéolo-capilar tiver água), o espaço que o oxigênio tem que atravessar aumenta.

• Quanto maior for a área de superfície da membrana, melhor e mais veloz é o gás.
• Quanto maior o gradiente de pressão, mais veloz é o gás.
• Quanto maior a espessura da membrana, menor a velocidade de difusão.
• Quanto maior a solubilidade, maior é a velocidade do gás.
• Se o gás tiver uma grande diferença de pressão, maior é a velocidade do gás.

O CO₂ é mais solúvel que o O₂.

Shunts e Desvios Fisiológicos

Um pouco de O₂ é perdido no átrio e ventrículo esquerdo. Quando o sangue venoso se mistura com o sangue arterial, a quantidade de oxigênio diminui. Por isso, o valor passa de 100 mmHg para 95 mmHg.

A Veia de Tebésio, que liga o lado direito ao lado esquerdo (átrio e ventrículo) com menos de 1% do débito cardíaco, pode se abrir muito mais. Dependendo da abertura, pode deixar passar 10% (deficiência) do sangue venoso. Quanto mais houver passagem do sangue venoso para o lado arterial, menor será a pressão parcial de oxigênio.

Shunt direita/esquerda: Desvio da direita para a esquerda. Pode ser calculado. Pode ser um desvio intracardíaco ou extrapulmonar.

A Tetralogia de Fallot causa cianose nas extremidades e nos lábios. É uma condição congênita e, historicamente, a expectativa de vida não passava dos 16 anos de idade (sem correção).

Narcose por CO₂ e Necessidade Metabólica

A Narcose por CO₂ ocorre porque o CO₂ é um gás tóxico. É quando o CO₂ começa a se acumular no sangue, entrando em estágio de hipercapnia (aumento da concentração de CO₂ no sangue). Isso inibe o centro respiratório.

O CO₂ será produzido à medida que a necessidade de oxigênio aumenta.

Na corrida, é preciso equilibrar a quantidade de oxigênio que se respira e a necessidade de oxigênio que o tecido necessita.