Líquido na Cavidade Pleural

de segurança, edema pulmonar letal pode ocorrer em questão de horas, ou

mesmo em períodos de 20 a 30 minutos, se a pressão capilar se elevar entre 25 e

30 mmHg acima do nível do fator de segurança. Assim, na insuficiência cardíaca

esquerda, na qual a pressão capilar pulmonar ocasionalmente pode se elevar até

50 mmHg, a morte, em geral, pode ocorrer em menos de 30 minutos após edema

pulmonar agudo.

 

LÍQUIDO NA CAVIDADE PLEURAL

 

Quando os pulmões se expandem e se contraem, durante a respiração

normal, eles deslizam para frente e para trás, dentro da cavidade pleural.

Para facilitar esse deslizamento, existe uma fina camada de líquido mucoide

entre as pleuras parietal e visceral.

A Figura 39-8 demonstra a dinâmica da troca de líquidos no espaço

pleural. A membrana pleural é membrana serosa, porosa e mesenquimal, da

qual transudam, continuamente, pequenas quantidades de líquido intersticial

para o espaço pleural. Esses líquidos carreiam proteínas teciduais, dando ao

líquido pleural sua aparência mucoide, que é o fator que permite o fácil

deslizamento dos pulmões em movimento.

A quantidade total de líquido em cada cavidade pleural normalmente é

pequena, de somente alguns mililitros. Sempre que essa quantidade de

líquido aumenta e começa a fluir para a cavidade pleural, o excesso de

líquido é bom bea do para fora pelos vasos linfáticos que se abrem

diretamente da cavidade pleural para (1) o mediastino; (2) a superfície

superior do diafragma; e (3) as superfícies laterais da pleura parietal.

Portanto, o espaço pleural — o espaço entre as pleuras parietal e visceral

— é considerado espaço potencial, porque normalmente é tão estreito que

de modo óbvio não é um espaço físico.

Figura 39-8. Dinâmica da troca de líquidos no espaço intrapleural.

 

 

“Pressão Negativa” no Líquido Pleural. Força negativa, gerada fora

dos pulmões, sempre é necessária para mantê-los expandidos. Essa força é

gerada pela pressão negativa no espaço pleural normal. A causa básica

dessa pressão negativa é o bombeamento de líquido do espaço pelos vasos

linfáticos (que também é base da pressão negativa encontrada na maioria

dos espaços teciduais do corpo). Como a tendência normal de colapso dos

pulmões é de aproximadamente −4 mmHg, a pressão do líquido pleural

deve ser, no mínimo, de −4 mmHg, para manter os pulmões expandidos.

Medidas reais demonstraram que essa pressão, em geral, é de −7 mmHg, o

que significa alguns milímetros de mercúrio mais negativos do que a

pressão de colapso dos pulmões. Assim, a negatividade da pressão do

líquido pleural mantém os pulmões tracionados contra a pleura parietal da cavidade torácica, exceto por camada extremamente fina de líquido

mucoide que atua como lubrificante.

 

Derrame Pleural — Coleção de Grandes Quantidades de

Líquido Livre no Espaço Pleural. O derrame é análogo ao líquido do

edema nos tecidos, e pode ser chamado “edema da cavidade pleural”. As

causas do derrame são as mesmas causas do edema em outros tecidos

(discutidas no Capítulo 25), incluindo (1) bloqueio da drenagem linfática da

cavidade pleural; (2) insuficiência cardíaca, que causa pressões capilares

periférica e pulmonar muito altas, levando à excessiva transudação de

líquidos para a cavidade pulmonar; (3) diminuição acentuada da pressão

coloidosmótica do plasma, permitindo a transudação excessiva de líquidos;

e (4) infecção ou qualquer outra causa de inflamação nas superfícies da

cavidade pleural, que aumenta a permeabilidade das membranas capilares e

permite o rápido acúmulo de proteínas plasmáticas e de líquido na

cavidade.

 

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CAPÍTULO 40

 

Princípios Físicos da Troca

 

Gasosa; Difusão de Oxigênio e

 

Dióxido de Carbono Através da

 

Membrana Respiratória

 

Depois que os alvéolos são ventilados com ar atmosférico, a próxima etapa

da respiração é a difusão do oxigênio (O ) dos alvéolos para o sangue 2

pulmonar e a difusão do dióxido de carbono (CO ) na direção oposta, do 2

sangue para os alvéolos. O processo de difusão é simplesmente o

movimento aleatório de moléculas em todas as direções, através da

membrana respiratória e dos líquidos adjacentes. Entretanto, na fisiologia

respiratória, enfoca-se não só o mecanismo básico pelo qual a difusão

ocorre, mas também a intensidade em que ocorre, que é problema bem mais complexo e que requer compreensão mais profunda da física da difusão e da

troca gasosa.

 

Física da Difusão Gasosa e das Pressões Parciais dos

Gases

Base Molecular da Difusão Gasosa

Todos os gases envolvidos na fisiologia respiratória são moléculas simples, livres

para se moverem entre si por “difusão”. Isso é verdadeiro também para os gases

dissolvidos nos líquidos e tecidos do corpo.

Para que ocorra difusão, é preciso haver fonte de energia. Essa fonte de energia

é provida pelo movimento cinético das próprias moléculas. Exceto na temperatura

do zero absoluto, todas as moléculas de toda a matéria estão continuamente em movimento. No caso de moléculas livres, que não estão fisicamente conectadas a

outras, isso significa movimento linear em alta velocidade até que elas colidam em outras moléculas. Então, elas saltam em novas direções e continuam em

movimento até bater, de novo, em outras moléculas. Dessa forma, as moléculas se movimentam rápida e aleatoriamente entre si.

Difusão Efetiva de Gás em uma Direção — O Efeito do Gradiente de

Concentração. Se câmara gasosa ou solução tem concentração elevada de

determinado gás, em extremidade da câmara e concentração baixa em outra

extremidade, como ilustrado na Figura 40-1, a difusão efetiva do gás ocorrerá da

área de alta concentração para a área de baixa concentração. A razão é óbvia: existem muito mais moléculas no lado A da câmara para se difundir em direção ao

lado B do que existem na direção oposta. Portanto, as intensidades de difusão em cada uma das duas direções são proporcionalmente diferentes, como mostrado pelos comprimentos das setas na figura.

Figura 40-1. Difusão de oxigênio de extremidade de uma câmara para a outra. A diferença entre os comprimentos das setas representa a difusão efetiva.

 

Pressões Gasosas em uma Mistura de Gases — “Pressões Parciais” de

Gases Individuais

A pressão é causada por múltiplos impactos de moléculas em movimento contra

uma superfície. Portanto, a pressão do gás nas superfícies das vias respiratórias e

dos alvéolos é proporcional à soma das forças de impacto de todas as moléculas

daquele gás que atingem a superfície em determinado instante. Isso significa que

a pressão é diretamente proporcional à concentração das moléculas de gás.

Na fisiologia respiratória, lidamos com misturas de gases, principalmente

oxigênio, nitrogênio e dióxido de carbono. A intensidade da difusão de cada um

desses gases é diretamente proporcional à pressão causada por apenas esse

gás, que é denominada pressão parcial do gás. O conceito de pressão parcial

pode ser assim explicado.

Considere o ar com composição aproximada de 79% de nitrogênio e 21% de

oxigênio. A pressão total dessa mistura a nível do mar é, em média, de 760

mmHg. Fica claro, a partir da descrição anterior da base molecular da pressão,

que cada gás contribui para a pressão total, na proporção direta da sua

concentração. Portanto, 79% de 760 mmHg são causados pelo nitrogênio (600

mmHg) e 21% pelo O (160 mmHg). Desse modo, a “pressão parcial” do 2

nitrogênio, na mistura, é de 600 mmHg, e a “pressão parcial” do O é de 160 2

mmHg; a pressão total é de 760 mmHg, a soma das pressões parciais individuais.

As pressões parciais de gases individuais em mistura são designadas pelos

símbolos Po , Pco , Pn , Phe, e assim por diante. 2 2 2

Pressão dos Gases Dissolvidos na Água e nos Tecidos

Os gases dissolvidos na água ou nos tecidos corporais também exercem

pressão porque as moléculas do gás dissolvido se movem aleatoriamente e têm

energia cinética. Além disso, quando o gás dissolvido no líquido encontra

superfície, tal como a membrana celular, ele exerce pressão parcial da mesma

maneira que o gás na fase gasosa. As pressões parciais de cada gás dissolvido

são designadas da mesma maneira que as pressões parciais no estado gasoso,

ou seja, Po , Pco , Pn , Phe, e assim por diante. 2 2 2

Fatores que Determinam a Pressão Parcial de Gás Dissolvido em Líquido.

A pressão parcial de gás em solução é determinada não só por sua concentração

como também pelo seu coeficiente de solubilidade. Ou seja, alguns tipos de

moléculas, em especial a do CO , são física ou quimicamente atraídas pelas 2 moléculas de água, enquanto outros tipos de moléculas são repelidas. Quando as moléculas são atraídas, muito mais delas podem ser dissolvidas sem gerar

excesso de pressão parcial dentro da solução. Por outro lado, no caso das

moléculas que são repelidas, a pressão parcial elevada se desenvolverá com menos moléculas dissolvidas. Essas relações são expressas pela seguinte fórmula — a lei de Henry:

 

Quando a pressão parcial é expressa em atmosferas (1 atmosfera de pressão é

igual a 760 mmHg) e a concentração é expressa em volume de gás dissolvido em cada volume de água, os coeficientes de solubilidade dos importantes gases respiratórios, na temperatura corporal, são os seguintes:

 

Oxigênio 0,024

Dióxido de carbono 0,57

Monóxido de carbono 0,018

Nitrogênio 0,012

Hélio 0,008

 

Por esta tabela, é possível ver que o CO é por 20 vezes mais solúvel que o 2

oxigênio. Portanto, a pressão parcial do CO (em determinada concentração) é 2

menos de um vinte avos da exercida pelo O . 2

Difusão de Gases entre a Fase Gasosa nos Alvéolos e a Fase Dissolvida no

Sangue Pulmonar. A pressão parcial de cada gás na mistura dos gases

respiratórios alveolares tende a forçar as moléculas do gás para a solução no sangue dos capilares alveolares. Por outro lado, as moléculas do mesmo gás que

já estão dissolvidas no sangue se movem aleatoriamente no líquido do sangue, e algumas dessas moléculas em movimento escapam de volta aos alvéolos. A intensidade em que elas escapam é diretamente proporcional à sua pressão

parcial no sangue.

Mas em qual direção ocorrerá a difusão efetiva do gás? A resposta é que a

difusão efetiva é determinada pela diferença entre as duas pressões parciais. Se a

pressão parcial for maior na fase gasosa nos alvéolos, como normalmente é

verdadeiro no caso do oxigênio, então mais moléculas se difundirão para o sangue

do que na outra direção. Por outro lado, se a pressão parcial do gás for maior no

estado dissolvido no sangue, o que costuma ser no caso do CO , então a difusão 2

efetiva ocorrerá para a fase gasosa nos alvéolos.

Pressão de Vapor da Água

Quando ar não umidificado é inspirado para as vias aéreas, água imediatamente

se evapora das superfícies dessas vias e umidifica o ar. Isso resulta do fato de que

as moléculas de água, assim como as diferentes moléculas dos gases dissolvidos,

estão continuamente escapando da superfície da água para a fase gasosa. A

pressão parcial exercida pelas moléculas de água para escapar da superfície é

denominada pressão de vapor da água. À temperatura corporal normal, 37°C,

essa pressão de vapor é de 47 mmHg. Portanto, quando a mistura de gases fica

totalmente umidificada — ou seja, quando está em “equilíbrio” com a água — a

pressão parcial do vapor de água na mistura de gases é de 47 mmHg. Essa

pressão parcial, assim como as outras pressões parciais, é denominada Ph o. 2

A pressão de vapor da água depende inteiramente da temperatura da água.

Quanto maior a temperatura, maior a atividade cinética das moléculas e, portanto,

maior a probabilidade de as moléculas de água escaparem da superfície da água

para a fase gasosa. Por exemplo, a pressão de vapor da água a 0°C é de 5 mmHg

e a 100°C é de 760 mmHg. O valor mais importante a ser lembrado é a pressão

de vapor na temperatura corporal, 47 mmHg. Esse valor aparecerá em muitas das

nossas discussões subsequentes.

 

A DIFERENÇA DE PRESSÃO CAUSA DIFUSÃO EFETIVA

DE GASES ATRAVÉS DOS LÍQUIDOS

 

Agora voltaremos ao problema da difusão. A partir da discussão precedente,

fica claro que, quando a pressão parcial do gás é maior em uma área do que

em outra, haverá difusão efetiva da área de alta pressão para a área de baixa

pressão. Por exemplo, voltando à Figura 40-1, é possível ver prontamente

que as moléculas da área de alta pressão, por serem mais numerosas, têm a

probabilidade estatisticamente maior de se moverem aleatoriamente para a

área de baixa pressão do que as moléculas que tentam ir na direção oposta.

Entretanto, algumas moléculas se agitam aleato riamente da área de baixa pressão para a área de alta pressão. Portanto, a difusão efetiva do gás da área

de alta pressão para a área de baixa pressão é igual ao número de moléculas

que se move nessa direção menos o número de moléculas que se move na

direção oposta, que é proporcional à diferença da pressão parcial do gás

entre as duas áreas, denominada, simplesmente, diferença de pressão que

causa difusão.

 

Quantificando a Intensidade Efetiva de Difusão nos Líquidos. Além da

diferença de pressão, diversos outros fatores afetam a difusão gasosa em líquido,

como (1) a solubilidade do gás no líquido, (2) a área de corte transversal do líquido; (3) a distância pela qual o gás precisa se difundir; (4) o peso molecular do gás; e (5) a temperatura do líquido. No corpo, a temperatura permanece

razoavelmente constante e, nas condições normais, não precisa ser considerada.

Quanto maior a solubilidade do gás, maior o número de moléculas disponíveis

para se difundir em determinada diferença de pressão parcial. Quanto maior a

área de corte transversal da via de difusão, maior o número total de moléculas que se difundem. Por outro lado, quanto maior a distância necessária para as

moléculas se difundirem, mais tempo levará para que elas se difundam por toda a

distância. Por fim, quanto maior a velocidade do movimento cinético das moléculas, que é inversamente proporcional à raiz quadrada do peso molecular, maior a difusão do gás. Todos esses fatores podem ser expressos em uma única

fórmula:

 

na qual D é a taxa de difusão, DP é a diferença de pressão parcial entre as duas

extremidades da via de difusão, A é a área de corte transversal da via de difusão, S é a solubilidade do gás, d é a distância de difusão e PM é o peso molecular do

gás.

Fica claro, a partir dessa fórmula, que as características do próprio gás

determinam dois fatores da fórmula: solubilidade e peso molecular. Juntos, esses

dois fatores determinam o coeficiente de difusão do gás, que é proporcional a

, isto é, as intensidades relativas em que diferentes gases, na mesma

pressão parcial, se difundirão são proporcionais a seus coeficientes de difusão.

Assumindo que o coeficiente de difusão do O seja 1, os coeficientes de difusão 2