Transporte de O2/CO2 no sangue e regulação da respiração Flashcards
Diferença de pressão é fundamental para que exista a troca gasosa
As forças que determinam o sentido da difusão dos gases respiratórios são as pressões parciais de O2 e de CO2 no sangue e no ar alveolar.
Mecanismo responsável pela difusão depende de quais fatores?
Área de Superfíce;
- Na perda de área de superfície pode-se dificultar a difusão de gases
Gradiente de concentração;
Espessura da Membrana;
- Doenças restritivas formam camada mais espessas pela fibrose, por onde o O2 vai se difundir, dificultando a difusão de gases.
Quem é mais solúvel? CO2 ou O2?
CO2 é mais solúvel tem maior facilidade para passar através da membrana*
- em água
Hemoglobina;
A hemoglobina se combina reversivelmente com O2;
Contém 4 grupos Heme;
Índice de ligação do O2 na Hb é definido como Saturação do Oxigênio;
Quando o O2 está ligado a três hemes, a capacidade de ligação aumenta consideravelmente (aumento da afinidade)
Transporte de O2;
97% em combinação com a Hb; 3% dissolvido no plasma e no líquido intracelular do eritrócito;
Efeito Haldane;
Observado nos pulmões;
A hemoglobina tende a perder a afinidade pelo gás carbônico quando há alta de concentração de 02 no sangue.
Fatores que modificam a afinidade de HB pelo O2;
Alteram a estrutura dos aminoácidos nas cadeias ∂ e ß;
Essas alterações conformacionais afetam a ligação do O2 com o Fe2+;
São elas: (aumento, diminuição da afinidade)
- CO2
- 2,3 difosfoglicerato (DPG)
- H+ (diminuição do pH)
- Temperatura
CO2 modificando a afinidade da Hb pelo O2
Quando o CO2 se difunde para o sangue, forma o ácido carbônico, aumentando a concentração de H+.
Além disso, ele também se combina com a Hb
2,3 difosfoglicerato modificando a afinidade da Hb pelo O2
Composto produzido pelo metabolismo anaeróbico (glicólise) das hemácias.
Ele se liga à Hb (cadeia ß), reduzindo a afinidade da Hb com o O2
H+ modificando a afinidade da Hb pelo O2
A combinação desse íon em diversos sítios da molécula de Hb diminui a afinidade da Hb com o O2
Temperatura modificando a afinidade da Hb pelo O2
Associada ao aumento do metabolismo = maior necessidade de oxigenação tecidual (dissociação)
Saturação da Hemoglobina, fatores que afetam
Saturação da Hemoglobina, curva para esquerda
Aumento da afinidade do O2 com a Hb;
Ligação do oxigênio com a Hb aumenta;
Ocorre nos pulmões;
Saturação da Hemoglobina;
Curva para direita
Diminuição da afinidade do O2 com a Hb;
Quantidade de O2 liberada ou dissociada do sangue aumenta;
Ocorre nos tecidos
Conteúdo total de O2 arterial;
Quadro
Hipóxia, o que é? Quais tipos?
Se a difusão de gases entre os alvéolos e capilares é reduzida ocorre hipoxia;
Tipos:
- Hipóxica
- Anêmica
- Isquêmica
- Histotóxica
Hipóxia Hipóxica;
Definição:
Baixa PO2 arterial
Causas típicas:
Grande altitude,
hipoventilação alveolar,
diminuição da capacidade de difusão pulmonar, relação perfusão-ventilação anormal
Hipoxia Anêmica
Definição:
Diminuição da quantidade total de O2 ligado à hemoglobina
Causa típica:
- Perda de sangue, anemia (baixa [Hb] ou ligação Hb-O2 alterada); envenenamento por monóxido de carbono
Hipóxia Isquêmica;
Definição:
Redução do fluxo de sangue
Causas típicas:
Insuficiência cardíaca (hipoxia de todo o corpo), choque (hipoxia periférica), trombose (hipoxia de um único órgão)
Hipóxia Histotóxica;
Definição:
Falha das células em usar O2 por terem sido envenenadas
Causa típica:
Cianeto ou outros venenos metabólicos
Transporte de CO2
1- Dissolvido no plasma e nos líquidos do eritrócito (7%);
2- Se combina com a água, sendo transportado no plasma na forma de íon bicarbonato HCO3-(60-70%);
3- Se liga à hemoglobina formando a Carbohemoglobina HbCO2 (23%).
O mecanismo de transporte de CO2 no sangue é fundamentalmente diferente do utilizado para o O2, pois o primeiro é muito mais solúvel que o segundo e possui maior coeficiente de difusão.
Efeito Bohr;
CO2 deslocando o Oxigênio da Oxihemoglobina;
Fenômeno que descreve a tendência da Hb de perder a afinidade pelo O2 em ambientes mais ácidos.
Efeito Bohr no exercício anaeróbico
Produção de ác. lático > Libera H+ diminuindo p PH > aumento desse íon reduz a afinidade da Hb pelo O2
Regulação da respiração;
A regulação da respiração pode ser nervosa, química ou mecânica e consiste em resposta integradas de:
- Receptores que recebem informação
- Centros Respiratórios (que coordenam a informação)
- Músculos da respiração (responsáveis pela ventilação)
Sistema Nervoso Central
Estudar Imagem anexada;
Regiões que recebe informação, ordem:
Regulação da ventilação;
- Áreas do bulbo que controlam a respiração
Grupo respiratório dorsal (GRD)
Grupo respiratório ventral (GRV)
Grupo respiratório pontino (GRP)
- Ver imagem no slide ppt.
Grupo Respiratório Dorsal;
Responsável principalmente pela inspiração;
Grupo respiratório Ventral
Podem determinar inspiração ou expiração
Centro pneumotáxico
Controla a frequência e o padrão da respiração
Centro Apnêustico
Prolonga a inspiração
Regulação Química da Respiração;
Quimiorreceptores Centrais
• Localizam no bulbo;
• São responsáveis por cerca de 75% da hiperventilação induzida pelo aumento da PaCO2.;
• São banhados pelo LCE (líquido cefalorraquidiano;
• Resposta central está relacionada a hipercapnia (CO2)
Regulação Química da Respiração;
Quimiorreceptores Periférifocos
• Na carótida e aorta;
• Detectam alterações na PaO2 , apesar de serem sensíveis a alterações de PaCO2 e de H+;
Centros Respiratórios Pontinos
Operam em associação controlando a intensidade da respiração.
• Centro pneumotáxico: Inibe a inspiração (limita sua duração), controla a frequência respiratória (aumenta) e estimula a expiração.
• Centro apnêustico: Prolonga a respiração reforçando a inspiração (oposto do pneumotáxico)
Centro Respiratório Dorsal no Bulbo
• Inspiração (área inspiratória) e ciclos respiratórios;
• Recebem informações da periferia do corpo sobre PCO2 e PO2 e estiramento dos músculos.
• Eferente para os motoneurônios frênicos, no diafragma, e para o grupo respiratório ventral.
Centro Respiratório Ventral
Complexo Pré-Botzinger (marca-passo)
• Formado por neurônios inspiratórios e expiratórios inativos durante a respiração
normal;
• Emitem comando para os intercostais e escalenos, e neurônios expiratórios, comandando os músculos abdominais;
• Potencializa os sinais respiratórios, auxiliando o centro respiratório dorsal, quando são necessários níveis mais elevados de ventilação.
Centro Pneumotáxico
O centro pneumotáxico é uma parte do tronco cerebral que desempenha um papel no controle da respiração. Ele está localizado na ponte, uma região entre o bulbo e o mesencéfalo. O centro pneumotáxico regula o padrão respiratório inibindo o centro respiratório localizado no bulbo, o que ajuda a evitar a sobreventilação. Esse controle fino é essencial para a regulação eficaz da respiração, mantendo o equilíbrio adequado de oxigênio e dióxido de carbono no corpo.
Centro Apneustico;
O termo “centro apneustico” refere-se a uma região do tronco cerebral, mais precisamente à ponte, que desempenha um papel no controle da respiração. O centro apneustico estimula a inspiração, prolongando a fase inspiratória e inibindo a expiração. No entanto, seu papel exato e importância na regulação respiratória ainda não estão totalmente compreendidos. O centro apneustico faz parte do complexo sistema neural que trabalha em conjunto para regular o ritmo e a profundidade da respiração.
Solubilidade do Oxigênio e do Dióxido de Carbono
A solubilidade do oxigênio (O2) e do dióxido de carbono (CO2) em líquidos, como a água, é fundamental para processos biológicos, especialmente no contexto da respiração. Em geral, a água é muito mais solúvel em oxigênio do que em dióxido de carbono.
- Oxigênio (O2): A solubilidade do oxigênio na água é relativamente baixa, mas é essencial para a respiração de organismos aquáticos. A quantidade de oxigênio dissolvido na água pode variar com a temperatura e a pressão. Em sistemas biológicos, como o sangue, o oxigênio muitas vezes se liga à hemoglobina para transporte eficiente nos organismos.
- Dióxido de Carbono (CO2): O dióxido de carbono é mais solúvel em água do que o oxigênio. Isso é importante na regulação ácido-base do organismo, e o CO2 dissolvido no sangue pode formar ácido carbônico, influenciando o pH sanguíneo. Durante a respiração, o CO2 é transportado nos glóbulos vermelhos do sangue e é liberado nos pulmões para ser exalado.
Em resumo, a solubilidade desses gases desempenha um papel crucial nos processos fisiológicos, contribuindo para a eficiência dos sistemas respiratório e circulatório nos organismos.
Como o oxigênio é transportado?
O oxigênio é transportado no organismo principalmente através da hemoglobina, uma proteína encontrada nos glóbulos vermelhos do sangue. A hemoglobina é capaz de se ligar reversivelmente ao oxigênio, formando a oxi-hemoglobina. Esse processo ocorre nos pulmões, onde o oxigênio é inspirado e se difunde dos alvéolos para o sangue nos capilares pulmonares.
Durante o transporte, a oxi-hemoglobina viaja pelos vasos sanguíneos, chegando aos tecidos periféricos que necessitam de oxigênio. Lá, a hemoglobina libera o oxigênio para as células, permitindo que elas realizem processos metabólicos aeróbicos.
A afinidade da hemoglobina pelo oxigênio é afetada por fatores como pH, temperatura e concentração de dióxido de carbono. Esses fatores contribuem para a liberação controlada de oxigênio nos tecidos, garantindo uma distribuição eficiente desse gás vital no corpo.
O que altera a afinidade do O2 pela Hemoglobina?
A afinidade do oxigênio pela hemoglobina é influenciada por vários fatores, incluindo:
- pH: O pH do ambiente ao redor da hemoglobina afeta sua afinidade pelo oxigênio. Esse fenômeno é conhecido como efeito Bohr. Em ambientes mais ácidos (baixo pH), como nos tecidos ativos, a hemoglobina tem uma menor afinidade pelo oxigênio, facilitando a liberação de oxigênio para as células.
- Dióxido de Carbono (CO2): O aumento da concentração de dióxido de carbono, que forma ácido carbônico quando dissolvido em água, diminui o pH. Isso contribui para o efeito Bohr mencionado anteriormente, reduzindo a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio.
- Temperatura: Um aumento na temperatura também diminui a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio. Nos tecidos onde a atividade metabólica é alta, a temperatura tende a ser um pouco mais elevada, favorecendo a liberação de oxigênio.
- Concentração de 2,3-Bifosfoglicerato (2,3-BPG): O 2,3-BPG é uma molécula produzida em células que estão experimentando baixos níveis de oxigênio. Sua presença diminui a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio, promovendo a liberação do mesmo nas células que precisam.
Esses mecanismos ajudam a ajustar a entrega de oxigênio conforme as necessidades metabólicas dos tecidos, garantindo uma regulação eficaz da distribuição de oxigênio no corpo.
Como o Dióxido de Carbono é transportado?
O dióxido de carbono (CO2) é transportado no organismo de várias maneiras:
- Dissolvido no Sangue: Uma pequena quantidade de CO2 se dissolve diretamente no plasma sanguíneo.
- Associado à Água: Parte do CO2 se combina com a água no plasma para formar ácido carbônico (H2CO3), que se dissocia em íons bicarbonato (HCO3-) e íons hidrogênio (H+).
- Transportado pela Hemoglobina: Uma fração do CO2 se liga à hemoglobina, formando a carbamino-hemoglobina. Este é um processo menor em comparação com o transporte como íons bicarbonato.
- Íons Bicarbonato (HCO3-): A maior parte do CO2 é convertida em íons bicarbonato no plasma. Esses íons são transportados de volta aos pulmões, onde, durante a expiração, são convertidos de volta em CO2 para serem eliminados.
Essas diferentes formas de transporte do CO2 ajudam a manter o equilíbrio ácido-base no corpo e a eliminar eficientemente o dióxido de carbono, um subproduto do metabolismo celular, principalmente pelos pulmões durante a respiração.
Como a respiração é regulada?
A respiração é regulada por um sistema complexo que envolve principalmente o sistema nervoso central, incluindo áreas específicas no tronco cerebral.
- Centro Respiratório: O centro respiratório está localizado no bulbo e na ponte do tronco cerebral. Ele é responsável por gerar os impulsos nervosos que controlam a respiração. O centro respiratório tem duas partes principais: o centro inspiratório, que estimula a contração dos músculos respiratórios para a inspiração, e o centro expiratório, que regula a expiração.
- Quimiorreceptores: Os quimiorreceptores, localizados nos corpos carotídeos nas artérias do pescoço e nos corpos aórticos na aorta, monitoram os níveis de oxigênio, dióxido de carbono e pH no sangue. Se os níveis de dióxido de carbono aumentam ou os níveis de oxigênio diminuem, os quimiorreceptores enviam sinais para o centro respiratório ajustar a frequência e a profundidade da respiração.
- Receptores de Estiramento Pulmonar: Esses receptores nos pulmões enviam sinais ao centro respiratório indicando a distensão ou a contração dos pulmões durante a respiração. Esses sinais ajudam a regular a intensidade da respiração.
- Receptores de Irritação: Localizados nas vias respiratórias, esses receptores são sensíveis a partículas irritantes. Quando ativados, podem desencadear reflexos de tosse ou espirro, ajudando a proteger as vias aéreas.
O controle da respiração é uma interação complexa entre esses diferentes componentes, garantindo que a quantidade adequada de oxigênio seja fornecida aos tecidos e que o dióxido de carbono seja removido eficientemente. Esses mecanismos respondem às necessidades metabólicas do corpo e às condições ambientais.
Quais fatores afetam diretamente a saturação da hemoglobina?
A saturação da hemoglobina, ou seja, a quantidade de oxigênio ligada à hemoglobina em relação à capacidade total de ligação, é influenciada por vários fatores:
- Pressão Parcial de Oxigênio (PO2): A saturação de hemoglobina é diretamente proporcional à pressão parcial de oxigênio no ambiente ao redor. Em locais com maior PO2, como os pulmões, a hemoglobina tende a se saturar mais completamente.
- pH (Efeito Bohr): O pH do ambiente circundante influencia a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio. Em condições ácidas (pH mais baixo), como nos tecidos metabolicamente ativos, a hemoglobina tem menor afinidade pelo oxigênio, promovendo a liberação desse gás.
- Temperatura: A saturação da hemoglobina diminui com o aumento da temperatura. Isso significa que, em tecidos mais quentes, a hemoglobina tem menor afinidade pelo oxigênio, facilitando a liberação do mesmo.
- Concentração de 2,3-Bifosfoglicerato (2,3-BPG): A presença de 2,3-BPG, uma molécula produzida em condições de baixo oxigênio, reduz a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio, favorecendo a liberação em tecidos que precisam de O2.
- Concentração de Dióxido de Carbono (CO2): Altos níveis de CO2, como os encontrados nos tecidos metabolicamente ativos, podem diminuir o pH local, influenciando a saturação da hemoglobina.
Esses fatores contribuem para ajustar dinamicamente a quantidade de oxigênio que a hemoglobina transporta, garantindo uma distribuição eficaz de O2 nos tecidos do corpo, de acordo com as necessidades metabólicas específicas.
Quais fatores que atrapalham a ligação do O2 com a hemoglobina?
Vários fatores podem interferir na ligação do oxigênio (O2) com a hemoglobina, reduzindo sua eficácia. Alguns desses fatores incluem:
- Altos Níveis de Dióxido de Carbono (CO2): A presença de altos níveis de CO2 pode diminuir o pH do ambiente, resultando em acidose, o que diminui a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio.
- Altos Níveis de Ácido Lático: Em condições de alta atividade metabólica ou durante o exercício intenso, a produção de ácido lático pode acidificar o ambiente, reduzindo a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio.
- Aumento da Temperatura: O aumento da temperatura diminui a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio, facilitando a liberação de O2 nos tecidos mais quentes.
- Alcalose Respiratória: Níveis excessivos de alcalose respiratória, resultantes de uma diminuição nos níveis de CO2, podem aumentar o pH e reduzir a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio.
- Altitude Elevada: Em altitudes elevadas, a pressão parcial de oxigênio é menor, dificultando a saturação completa da hemoglobina com oxigênio.
- Presença de Substâncias Tóxicas ou Medicamentos: Algumas substâncias tóxicas ou medicamentos podem afetar a capacidade da hemoglobina de se ligar ao oxigênio.
- Concentrações Anormais de 2,3-Bifosfoglicerato (2,3-BPG): Alterações significativas nos níveis de 2,3-BPG podem afetar a ligação do oxigênio à hemoglobina.
Esses fatores interferem na capacidade da hemoglobina de transportar oxigênio de maneira eficiente, ajustando a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio em resposta às condições específicas do ambiente circundante ou às necessidades metabólicas do corpo.
Difusão de gases nos alvéolos;
- Área de Superfície: A eficiência da difusão nos alvéolos é diretamente proporcional à área de superfície disponível para a troca gasosa. Maior área facilita uma troca gasosa mais eficiente entre os alvéolos e os capilares pulmonares.
- Espessura da Membrana: A espessura da membrana alvéolo-capilar é crucial. Qualquer aumento nessa espessura, seja devido a inflamação ou patologias como fibrose pulmonar, pode dificultar a difusão de gases, prolongando a distância que os gases precisam percorrer.
- Gradiente de Concentração: A difusão ocorre de áreas de maior concentração para áreas de menor concentração. Um gradiente de concentração adequado, mantido pelos processos respiratórios normais, é essencial para uma troca gasosa eficaz nos alvéolos.
