Princípios físicos da troca gasosa

Todos os gases da fisiologia respiratória são moléculas simples que se difundem facilmente, devido à diferença no gradiente de concentração. Pressão parcial em uma mistura é diretamente proporcional à concentração das moléculas do gás.

Ex:

1 - Pressão dos Gases dissolvidos na água e nos tecidos: os gases continuam exercendo pressão e tendo energia cinética, mas o coeficiente se solubilidade influencia, logo, quanto mais solúvel o gás, menor sua pressão parcial. Lei de Henry:

2 - Difusão resultante: ocorre devido à diferença de pressões parciais, já que as moléculas se difundem tanto para os alvéolos quanto para o sangue. Os gases passam sem dificuldade pelas membranas, por isso a difusão dos gases nos tecidos é igual à difusão dos gases na água. A difusão ocorre do lugar de maior pressão (mais moléculas) para ode menor pressão (menos moléculas). Outros fatores influenciam como a solubilidade do gás no liquido a área de corte transversal do líquido, o peso molecular do gás, a temperatura do líquido e a distância que o gás tem que percorrer.

3 - Pressão de Vapor da Água (PH²O): quando o ar é inspirado não umidificado, a água das vias respiratórias passa para o estado gasoso. A pressão parcial da água varia de acordo com a temperatura. A 37ºC, ela é de 47mmHg.

4 - Composição do ar alveolar: o ar alveolar é mais úmido, tem mais CO² e menos O² que o ar atmosféricos. O vapor d’água “dilui” os gases atmosféricos, diminuindo suas pressões parciais. A capacidade funcional residual pulmonar é de 2300 ml, mas apenas 350ml são trazidos aos alvéolos a cada inspiração normal, o que ajuda na estabilização da composição química do sangue, sem causar drásticas alterações. As concentrações e pressões parciais do O² e do CO² são determinadas pela absorção ou excreção dos dois gases e pela ventilação alveolar. A PO² alveolar máxima é 149mmHg ao nível do mar. A PCO² operacional é 49mmHg.

OBS: Ar expirado é composto pelo ar alveolar e pelo ar do espaço morto.

Difusão de gases através da membrana respiratória:

a) Unidade respiratória ou lóbulo respiratório: é composto pelo bronquíolo respiratório, ductos alveolares, átrios e alvéolos, sendo o local onde ocorre trocas gasosas.

b) Membranas respiratórias ou pulmonares: é composta por surfactante, epitélio pulmonar, membrana basal do epitélio alveolar, líquido intersticial, membrana basal do capilar, epitélio do capilar. A área é de aproximadamente 70m² e a quantidade de sangue de 140ml. O diâmetro dos capilares é de 5 micrometros, logo, a hemácia precisa se “espremer” por ele.

c) Fatores que afetam a taxa de difusão gasosa pela membrana respiratória: espessura, área superficial, coeficiente de difusão e diferença de pressão. Edema e fibrose aumentam a área superficial da membrana. Enfisema e retirada dos pulmões podem diminuir a área superficial e quando há redução a ¼ da área inicial, há dificuldade respiratória mesmo em repouso. O coeficiente de difusão do CO² é 20 vezes maior que o do O² que é 2 vezes maior do que o do N². A diferença de pressão é a diferença das pressões parciais.

d) Capacidade de Difusão da Membrana Respiratória: volume de um gás que se difundirá a cada minuto através da membrana para diferença de pressão parcial de 1mmHg. A do O² normal é de 21mL/min/mmHg, mas quando realiza-se exercícios físicos aumenta até 65 devido a abertura de capilares e pela razão ventilação-perfusão, ou seja, a maior oxigenação é dada pela maior ventilação e maior capacidade difusora da membrana. A capacidade do CO² é de 450mL/min/mmHg normalmente e até 1200 durante exercício.

5 -  Efeito da Razão Ventilação-Perfusão na concentração de um gás alveolar: a PCO² e a PO² são determinadas pela ventilação alveolar e pela taxa de transferência de CO² e O² pela membrana. É determinada assim: Va/Q.

a) Va/Q Zero: não há ventilação alveolar, o PO² e o PCO² dos alvéolos e capilares entram em equilíbrio. PO² é 40mmHg e PCO² é 45mmHg (sangue venoso).

b) Va/Q Normal: ventilação e perfusão normais, as trocas gasosas são quase ideais. O PO² é de 104mmHg (149-43) e a PCO² é de 40 (45-0).

c) Va/Q Infinito: não há fluxo sanguíneo. PO² 149 e PCO² 0mmHg.

OBS: Desvio Fisiológico (Va/Q abaixo do normal): ventilação inadequada, logo nem todo o sangue é oxigenado (sangue desviado). O montante quantitativo do sangue desviado é o desvio fisiológico que, quanto maior for maior a quantidade de sangue que não consegue ser oxigenada.

Espaço Morto (Va/Q acima do normal): quando existe mais O² nos alvéolos do que pode ser transportado para os capilares, sendo desperdiçado.


Fonte: Guyton

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