Fisiologia respiratória: Perfusão e ventilação

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UFRJ 
Campus Macaé 
Enfermagem 
Angie Martinez 
Fisiologia 
Ventilação e perfusão 
Perfusão normal 
• A perfusão é a quantidade de fluxo sanguíneo 
em determinada região. 
• Há duas unidades respiratórias, o lado arterial 
e o lado venoso. Quando não há nenhuma 
restrição do lado ventilatório, não há 
nenhuma dificuldade com relação à 
passagem, essa relação ventilação-perfusão é 
ideal. 
• Logo, ambos os alvéolos vão ser igualmente 
ventilados. Recebem a quantidade de ar 
inspirado igual. 
• As pressões são de O2 e CO2 são adequadas. 
• A pressão dentro do lado arterial para 
oxigênio é baixa, porque o sangue está vindo 
do átrio direito, ou seja, é o retorno venoso 
sem O2. 
• Quando passa pelo capilar, o O2 sai da região 
de maior pressão para a de menor pressão. 
 
Perfusão anormal 
• Há situações que trazem anormalidade. 
Desvio direito-esquerdo 
• Nessa situação, os alvéolos não têm nenhum 
problema. 
• Existe um caminho que não passa pelos 
alvéolos. 
• O sangue é venoso e não passa por nenhum 
alvéolo. Há contribuição de sangue 
desoxigenado para sangue que foi oxigenado. 
• Esse desvio acontece naturalmente, mais 
comum nas câmaras do coração. 
 
Desvio fisiológico 
• Pode haver uma obstrução da via respiratória. 
• Se o alvéolo não tem oxigênio, vai ser 
priorizado o alvéolo normal. 
• Nesse momento, o fluxo do sanguíneo do 
capilar com o alvéolo normal que será 
priorizado. Assim, o capilar que tem o alvéolo 
não funcional é fechado. 
 
Efeito descompasso da ventilação-perfusão 
• Se há uma restrição na via de condução: um 
alvéolo recebendo O2 numa proporção 
menor. 
• Esse alvéolo vai contribuir com sangue 
oxigenado, mas em uma quantidade inferior. 
• A perfusão é inadequada porque o alvéolo 
está pouco oxigenado. 
Fisiologia respiratória: Perfusão e 
Ventilação 
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Em síntese, se o alvéolo for pouco ventilado, sua 
perfusão será diminuída. Sempre será priorizada a via 
que está com maior eficiência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Composição atmosférica do ar 
• Predominantemente de Nitrogênio, 78% do 
ar. O oxigênio é o segundo gás em maior 
quantidade, equivalente a 21%. 
• Chama-se de pressão parcial de O2 porque o 
ar que respiramos não é 100% de O2. 
• Quando a temperatura é constante, a 
quantidade de um gás que se dissolve num 
líquido vai depender da solubilidade desse gás 
no líquido, e da pressão parcial. 
• O oxigênio é um gás que tem baixa 
solubilidade, então tem dificuldade de se 
dissolver no líquido. Além disso, sua pressão 
parcial na atmosfera é baixa. 
• O CO2 possui uma solubilidade maior. Então, 
ele vai se dissolver mais no líquido do que o 
oxigênio. 
• Os gases envolvidos na fisiologia respiratória 
são moléculas simples, livres, que se movem 
aleatoriamente, geram energia cinética e uma 
pressão. Quando dissolvidos na água ou nos 
tecidos, vão exercer uma pressão parcial, 
determinada pelos fatores mencionados 
anteriormente (coeficiente de solubilidade 
etc.). 
• Os gases sempre vão se mover das regiões de 
maior pressão para regiões de menor pressão. 
Isso também se aplica dentro do organismo, 
para o O2 e para o CO2. 
Difusão 
 
• A difusão efetiva vai ser em decorrência 
dessas regiões de diferentes pressões, entre o 
alvéolo e os capilares em um ponto, e entre 
os capilares e os tecidos em outro ponto. 
• Na inspiração captamos o ar e o oxigênio 
precisa passar para a corrente sanguínea. 
Alvéolos bem perfundidos vão facilitar a 
captação de oxigênio. 
• O oxigênio sairá dos alvéolos para o sangue 
por essa diferença de pressão que existe. Da 
mesma forma, a circulação sistêmica levará 
esse sangue para os tecidos. 
• Se a pressão parcial do gás for maior no 
extrato dissolvido no sangue, a difusão 
ocorrerá no outro sentido. Esse é o caso do 
CO2. Ele precisa sair do sangue para ser 
exalado, então sua pressão dentro do capilar 
tem que ser maior do que no alvéolo. 
Fatores que vão determinar a difusão 
• Se houver facilidade, melhor. Assim eles se 
movimentam de uma região para outra sem 
dificuldade. 
• Seguindo o gradiente de pressão. Maior 
pressão → Menor pressão. 
• Constância de difusão está levando em 
consideração o peso molecular e a 
solubilidade. 
• Na primeira etapa: se o alvéolo e o capilar 
tiverem muitas barreiras, a difusão vai ser 
dificultada. Logo, a constância de difusão é 
inversamente proporcional à espessura. 
• A difusão é diretamente proporcional à 
superfície de contato, ou seja, enquanto mais 
alvéolos e capilares presentes, melhor será a 
ventilação/perfusão e melhor o transporte. 
• CO2 é 20x mais solúvel que o O2. Ou seja, 
dentro do estado líquido, esse gás vai se 
dissolver muito mais fácil do que o oxigênio. 
Para isso, não é necessário diferenças de 
pressões muito maiores para o CO2 se 
deslocar. 
Fisiologia respiratória: trocas gasosas 
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Fatores que facilitam a difusão 
• Em repouso, cada hemácia permanece 0.75s. 
Isso está relacionado com o fluxo na região 
dos alvéolos. Nela, o fluxo é diminuído, o que 
permite o maior tempo de contato na troca. 
Barreira hemato alveolar 
• Há uma barreira hematoalveolar bem fina, 
com surfactante recobrindo a superfície do 
endotélio alveolar, as membranas basais 
fundidas e o endotélio do capilar. 
• Essa barreira é bem fina. 
• As membranas também são bem finas. Isso 
tudo para facilitar a difusão dos gases. 
• Há uma fina lâmina de água e surfactante, 
diminuindo a tensão superficial. 
 
Unidade respiratória 
• Altamente vascularizada. 
• Cada saco alveolar terá sua rede de capilares. 
• Haverá uma alta perfusão. 
• A resistência ao fluxo sanguíneo é bem menor 
(resistência vascular pulmonar). 
• Esses fatores também vão facilitar a captação 
de oxigênio pelo organismo. 
Sentido da difusão 
• O oxigênio está em maior pressão dentro do 
alvéolo e se desloca para o sangue. 
• O CO2 está em maior pressão dentro do vaso 
e se desloca para o alvéolo. 
Fatores que podem atrapalhar a difusão 
• Membrana respiratória com sua espessura 
aumentada, por causa de edema ou 
inflamação. 
• Área de superfície da membrana diminuída, 
devido a perda tecidual. 
• Coeficiente de difusão diminuído, por 
diferença de pressão. 
• Diferença de pressão. Ex: regiões de grande 
altitude vão atrapalhar na captação de O2. 
Dinâmica 
 
• O sangue venoso que chega no capilar possui 
pressão parcial de O2 em torno de 40 mmHg. 
• O alvéolo possui o oxigênio com pressão 
parcial de 100 mmHg. 
• O O2 sai dos alvéolos e passa para os vasos. 
• Ocorre a troca gasosa e o sangue passa a ser 
oxigenado. Ele vai para o lado esquerdo do 
coração e é distribuído pelo corpo. 
• Conforme ele vai passando pelas outras redes 
capilares, vai deixando oxigênio. 
• No tecido, o oxigênio passa por difusão para 
os tecidos. A pressão parcial que permanece 
nesse sangue é inferior, sai de 100 para em 
torno de 4º. Quando isso acontece, o sangue 
deve retornar (retorno venoso) para chegar 
ao lado direito do coração e ser enviado aos 
pulmões. 
• Com o CO2, o processo é o mesmo. Há 
diferença nos valores, ele não precisa de tanta 
diferença entre as pressões. 
• A pressão parcial de CO2 nos tecidos que o 
sangue desoxigenado leva é de 46 mmHg. 
Quando esse sangue chega a nível dos 
alvéolos, a pressão parcial dentro deles para o 
CO2 é 40 mmHg. 
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• Então, a diferença de pressão para o CO2 é de 
apenas 6 mmHg. Isso porque seu coeficiente 
de solubilidade é muito alto e tem facilidade 
de se modificar. 
Esse fato do CO2 não variar muito, ajuda como um 
mecanismode defesa, já que se aumentasse sua 
concentração, aumentaria a acidez sanguínea, promovendo 
desnaturação proteica. 
• Em nível de tecido, o CO2 está sendo 
produzido e por diferença de pressão, ele 
passa por difusão para os capilares e é levado 
até os alvéolos. 
Capacidade de difusão do oxigênio 
• A capacidade de difusão dos gases vai 
depender do volume do gás, da diferença 
parcial e de um período suficiente para que 
ocorra a perfusão. 
• A capacidade de uma pessoa jovem de 
difusão de O2 em repouso é em torno de 21 
ml/Min mmHg. 
• No exercício, essa capacidade aumenta. 
Acontece uma demanda metabólica muito 
alta. Ocorre uma hiperventilação, aumenta a 
perfusão, a resistência vascular pulmonar 
diminui, indo de 21 para 65 ml/min mmHg: 
- Abertura de capilares, alveolares. 
- Dilatação. 
- Aumento da proporção e perfusão. 
- Recrutamento de mais vasos, para que o oxigênio 
que está sendo requisitado, possa chegar até os 
músculos mais rapidamente. 
Transporte de oxigênio e dióxido de carbono no 
sangue e nos tecidos. 
• Uma vez que o oxigênio consegue passar para 
os capilares, precisa chegar até os tecidos. 
Isso acontece por meio de duas formas: 
Dissolvido no próprio sangue ou acoplado a 
uma proteína transportadora. 
• Dissolvido no plasma não é a melhor maneira 
de se transportar o oxigênio, visto que ele é 
pouco solúvel. Então, a maior parte desse 
transporte vai ocorrer atrelado à proteína 
transportadora, que é a hemoglobina. 
• O uso da proteína aumenta de 30 a 100x a 
eficiência do transporte do O2. 
Difusão do O2 dos alvéolos para o capilar 
• Conforme o sangue vai chegando no terminal 
arterial, vai ocorrendo as trocas gasosas e a 
pressão parcial do O2 vai aumentando, 
conforme chega no terminal venoso. 
• A pressão parcial de O2 que chega ao lado 
esquerdo do coração é muito maior do que 
quando ela chega nos alvéolos. 
 
• A pressão de O2 no sangue desoxigenado é 
baixa, em torno de 40. O sangue chega no 
pulmão e acontece a hematose, então a 
pressão parcial de O2 sobe. Num trecho, vai 
haver uma queda, a pressão parcial de O2 
caiu, mas não bruscamente, sai de 100 para 
um pouco abaixo. Nesse período ocorre a 
mistura de um sangue que não passou pela 
troca gasosa (derivação pulmonar). 
• Há uma contribuição de sangue desoxigenado 
para um sangue oxigenado. Então a saturação 
de O2 sofre uma ligeira queda. 
 
• Nesses casos, o sangue arterial sistêmico vai 
seguir com uma baixa da pressão parcial de 
oxigênio (não tão baixa assim). 
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Difusão de CO2 do tecido para o capilar 
• A pressão do CO2 varia em função das 
difusões. 
• Quando o sangue chega nos alvéolos, está 
com uma pressão parcial de CO2 elevada e a 
pressão dentro do alvéolo é mais baixa. 
Conforme vai passando o fluxo sanguíneo 
entre o alvéolo, esse CO2 se desloca do vaso 
para o alvéolo, saindo na expiração. 
• As pressões necessárias para que sua difusão 
ocorra não precisam ser tão grandes. 
 
Papel da hemoglobina 
• Na hemácia tem a proteína transportadora 
que vai levar o oxigênio, a hemoglobina. 
• Ela é formada por 4 cadeias de globina (duas 
alfa e duas beta). 
 
• Cada cadeia de globina tem em si um anel 
contendo íon de Ferro, o grupamento Heme. 
 
• O oxigênio vai se ligar ao grupamento Heme. 
Com isso, a hemoglobina tem capacidade de 
transportar até 4 moléculas de O2. 
• Essa configuração aumenta a eficiência do 
transporte de oxigênio. 
• O oxigênio é melhor transportado acoplado à 
hemoglobina (98%). 
• Quando o oxigênio se liga ao grupamento 
Heme é uma ligação reversível (oxi-
hemoglobina), o que significa que qualquer 
coisa desliga essa conexão. Tem que ser 
assim, já que o O2 deve estar em movimento 
de uma região para outra. 
A ligação do gás carbônico (CO) com a hemoglobina não é 
reversível. 
Curva de dissociação O2-Hemoglobina 
• Com a pressão parcial de O2 elevada, 
aumenta a afinidade dele com a hemoglobina. 
• Quando a pressão parcial de O2 é baixa, a 
ligação se desfaz e o oxigênio é liberado. 
 
• Quando o sangue sai do pulmão, depois de ter 
realizado as trocas, a saturação da 
hemoglobina é alta, alcançando a capacidade 
máxima da proteína. 
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• Conforme vai passando pelos capilares, vai 
diminuindo a pressão arterial e facilitando 
esse desligamento da hemoglobina. 
• Em atividade física, a pressão parcial de O2 
aumenta e a saturação também. 
• Sobre condições normais, apenas 5 mL de O2 
são transportados dos pulmões para os 
tecidos, a cada 100 mL de sangue. 
• Em atividade física, a demanda é maior e 
consequentemente o fluxo aumenta em 3x. 
 
• Em condições normais, tem um alvéolo e a 
pressão parcial de oxigênio que é em torno de 
100 mmHg. 
• Se não há hemoglobina, o transporte é feito 
só dissolvido. Então a capacidade de 
transporte é de apenas 3 mL de O2. Há 
poucas moléculas de O2 difundidas no plasma 
sanguíneo. 
• Com a hemoglobina, sob uma pressão parcial 
elevada, de 100 mmHg, a capacidade de 
transporte aumenta. A quantidade de O2 
transportada no plasma é igual, contudo, pela 
presença da hemoglobina, consegue 
transportar mais O2. Capacidade em torno de 
200 mL de O2 por litro de sangue. 
• Numa situação onde a pressão parcial inicial 
não é tão elevada, de 28 mmHg. Esse 
indivíduo tem hemoglobina. A capacidade de 
transporte diminui porque a pressão parcial 
está baixa, diminuindo a difusão. Sua 
capacidade total é em torno de 100 mL de O2 
por litro de sangue. 
Por isso em regiões de alta altitude consegue haver um 
melhor transporte (com hemoglobina) do que em regiões 
normais, porém sem Hb. 
Fatores que desviam a curva de dissociação do O2 
• A afinidade do O2 com a hemoglobina pode 
ser modulada. 
Efeito Bohr 
• O pH sanguíneo trabalha na faixa de 7,4. 
• Se o pH se torna mais ácido, a curva é 
deslocada e a afinidade da hemoglobina com 
o O2 diminui. 
• Se aumenta a PCO2, aumenta a quantidade 
de H+ disponível, deixando o sangue mais 
ácido. 
• A acidez modifica a estrutura da proteína e 
diminui a afinidade. 
 
• Em casos de alcalose, a curva aumenta e a 
afinidade também. 
Efeito Haldane 
• Influência da PCO2. 
• Se a PCO2 aumenta, a curva se desloca para a 
direita e diminui a afinidade do O2 pela 
hemoglobina. 
• Se a PCO2 diminui, a afinidade aumenta. 
 
• A PCO2 pode aumentar por hipoventilação, já 
que ao diminuir a frequência respiratória 
dentro de um período, acontece o acúmulo de 
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CO2 no sangue. Esse acúmulo vai interferir na 
ligação da hemoglobina com o oxigênio. 
• A PCO2 pode diminuir por causa de 
hiperventilação. 
Efeito da temperatura 
• Se aumenta a temperatura corporal, diminui a 
afinidade da hemoglobina pelo oxigênio. 
• Se a temperatura diminui, aumenta a 
afinidade. 
 
2.3 difosfoglicerato 
• Essa substância é formada em decorrência do 
metabolismo. 
• Se o metabolismo é acelerado, fazendo muita 
glicólise, a subst. é muito produzida. O 
excesso dela vai diminuir a afinidade do O2 
com a Hb. 
• O tecido muscular precisa obter energia e vai 
fazer glicólise, gerando 2 ou 3 DPG, 
diminuindo a afinidade. 
Hemoglobina fetal 
• Composta por cadeias diferentes de globina. 
• Tem a eficiência aumentada no transporte de 
oxigênio. A captação nesse indivíduo é 
diferente. 
• A hemoglobina fetal tem uma associação mais 
forte com o O2. 
• Ao passo que a criança nasce, ela vai trocando 
aos poucos sua hemoglobina. Para de 
produzir a hemoglobina fetal e começa a 
produzir a hemoglobina adulta. 
 
Percebeu-se que quando havia competições em regiões de 
grande altitude, os atletas não residentes eram afetados. Para 
evitar isso, o grupo teria que ir dias antes para o local, para 
produzir mais hemácias e compensar a diminuição da 
pressão deO2, pelo fato do ar ser mais rarefeito. Também 
podem fazer transfusões, mas é considerado dopping. 
Transporte de CO2 no sangue 
• Sua participação sendo transportado 
dissolvido no plasma é maior que do oxigênio. 
• Apenas 7% dele vai correr livre pelo plasma 
(O2 é 2%). 
• Ainda assim, ele tem mais duas formas: 
acoplado à hemoglobina ou convertido em 
outros elementos. 
• O CO2 vai entrar na hemácia por difusão, 
reage com a água e forma um ácido carbônico 
instável. Se dissocia em dois íons importantes: 
H+ e HCO3- (íon de bicarbonato). 
• Quem realiza essa reação é uma enzima 
chamada Anidrase carbônica. Ela que 
catalisará essa reação, na qual o CO2 dá 
origem a um íon de hidrogênio e um íon de 
bicarbonato. 
 
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• Nos tecidos, há atividade metabólica elevada, 
o CO2 é produzido, passa para os capilares 
por diferença de pressão e segue de três 
formas: dissolvido no sangue, entrando na 
hemoglobina. 
• Na hemoglobina, a maior parte se associa com 
a água, forma o ácido carbônico e sobre a 
ação da anidrase carbônica dá origem aos íons 
já mencionados. 
• Ele também pode se associar à hemoglobina. 
• Para evitar a acidificação da célula, o h+ é 
tamponado pela hemoglobina. Ou seja, a Hb 
também pode se ligar ao H+. 
• Quando chega nos alvéolos, o CO2 que está 
dissolvido no plasma passa por difusão para o 
alvéolo. 
• Na hemácia, o H+ acoplado a uma 
hemoglobina se dissocia, ficando livre. O íon 
de bicarbonato dissolvido no plasma retorna 
para a hemácia, se combinando com os íons 
de H+. Assim, formam o ácido carbônico, para 
originar CO2 e água. Esse CO2 formado sai da 
hemácia por difusão e vai para os alvéolos 
(pela diferença de pressão). 
 
QUESTÃO DE PROVA: Sobre a ação da enzima anidrase 
carbônica, o CO2 vai reagir formando ácido carbônico. Como 
esse ácido é instável, vai dar origem a íons de H+ e de 
bicarbonato. O bicarbonato vai sair da hemácia e fará parte 
do plasma. Esses íons são chamados de solução tampão, já 
que eles estão disponíveis para reagir com os íons de H+ (na 
acidose). Já nos alvéolos o bicarbonato vai retornar à hemácia 
para se juntar ao H+, formando ácido carbônico e dar origem 
ao CO2 e a água. O gás vai sair por difusão para os alvéolos.