As Composições de Ares Alveolar e Atmosférico são Diferentes

relativa de diferentes gases, com importância respiratória, nos líquidos corporais

são:

 

Oxigênio 1,0

Dióxido de carbono 20,3

Monóxido de carbono 0,81

Nitrogênio 0,53

Hélio 0,95

 

Difusão dos Gases através dos Tecidos

Os gases de importância respiratória são todos muito solúveis nos lipídeos e, em

consequência, são altamente solúveis nas membranas celulares. Por conseguinte,

a principal limitação ao movimento dos gases nos tecidos é a intensidade com que

os gases conseguem se difundir pela água tecidual, em vez de através das

membranas celulares. Portanto, a difusão dos gases pelos tecidos, incluindo a

membrana respiratória, é quase igual à difusão dos gases na água, como

mostrado antes na lista.

 

AS COMPOSIÇÕES dos ares ALVEOLAR E

ATMOSFÉRICO SÃO DIFERENTES

 

O ar alveolar não tem, de forma alguma, as mesmas concentrações dos

gases no ar atmosférico (Tabela 40-1). Existem várias razões para essas

diferenças. Primeira, o ar alveolar é substituído apenas parcialmente pelo ar

atmosférico a cada respiração. Segunda, o O é constantemente absorvido 2

pelo sangue pulmonar do ar alveolar. Terceira, o CO se difunde 2

constantemente do ar pulmonar para os alvéolos. E quarta, o ar atmosférico

seco que entra nas vias respiratórias é umidificado até mesmo, antes de

atingir os alvéolos.

 

Tabela 40-1 Pressões Parciais dos Gases Respiratórios (em mmHg) quando Entram e

Saem dos Pulmões (ao Nível do Mar)

Ar Atmosférico Ar Umidificado Ar Alveolar Ar Expirado

N 597 (78,62%) 563,4 (74,09%) 569 (74,9%) 566 (74,5%) 2

O 159 (20,84%) 149,3 (19,67%) 104 (13,6%) 120 (15,7%) 2

CO 0,3 (0,04%) 0,3 (0,04%) 40 (5,3%) 27 (3,6%) 2

H O 3,7 (0,5%) 47 (6,2%) 47 (6,2%) 47 (6,2%) 2

Total 760 (100%) 760 (100%) 760 (100%) 760 (100%)

 

UMIDIFICAÇÃO DO AR NAS VIAS RESPIRATÓRIAS

 

A Tabela 40-1 mostra que o ar atmosférico é composto, quase inteiramente,

por nitrogênio e oxigênio, não contendo, em geral, CO e apenas pouco 2

vapor de água. Entretanto, tão logo o ar atmosférico entra nas vias aéreas,

ele é exposto a líquidos que recobrem as superfícies respiratórias. Mesmo

antes de o ar entrar nos alvéolos, ele fica totalmente umidificado.

A pressão parcial do vapor de água, na temperatura corporal normal de

37°C, é de 47 mmHg, que é, portanto, a pressão parcial do vapor de água no

ar alveolar. Na medida em que a pressão total nos alvéolos não consegue

ultrapassar a pressão atmosférica (760 mmHg, a nível do mar), esse vapor

de água simplesmente dilui todos os outros gases no ar inspirado. A Tabela

40-1 também mostra que a umidificação do ar dilui a pressão parcial do

oxigênio, a nível do mar, de média de 159 mmHg, no ar atmosférico, para

149 mmHg, no ar umidificado, e dilui a pressão parcial do nitrogênio de 597

para 563 mmHg.

 

O AR ALVEOLAR É RENOVADO LENTAMENTE PELO AR

ATMOSFÉRICO

 

No Capítulo 38, apontamos que a capacidade funcional residual média dos

pulmões de pessoas do sexo masculino (o volume de ar remanescente nos pulmões, ao final da expiração normal) mede cerca de 2.300 mililitros.

Contudo, apenas 350 mililitros de ar novo chegam aos alvéolos a cada

inspiração normal, e essa mesma quantidade de ar alveolar usado é

expirada. Portanto, o volume do ar alveolar substituído por ar atmosférico

novo a cada respiração é de apenas um sétimo do total, de maneira que são

necessárias múltiplas respirações para ocorrer a troca da maior parte do ar

alveolar. A Figura 40-2 mostra essa lenta intensidade da renovação do ar

alveolar. No primeiro alvéolo da figura, uma quantidade excessiva de gás

está presente nos alvéolos, mas observe que, mesmo ao final de 16

respirações, o excesso de gás ainda não foi totalmente renovado dos

alvéolos.

A Figura 40-3 demonstra, graficamente, a intensidade com que o excesso

de gás nos alvéolos é normalmente removido, mostrando que com a

ventilação alveolar normal cerca de metade do gás é removida em 17

segundos. Quando a intensidade da ventilação alveolar da pessoa

corresponde apenas à metade do normal, a metade do gás é removida em 34

segundos, e quando a ventilação é o dobro da normal, metade é removida

em cerca de 8 segundos.

 

Figura 40-2. Expiração de gás de alvéolo, com sucessivas respirações.

Figura 40-3. Intensidade de remoção do excesso de gás dos alvéolos.

 

 

Importância da Substituição Lenta do Ar Alveolar. A lenta

substituição do ar alveolar é de particular importância para evitar mudanças

repentinas nas concentrações de gases no sangue. Isso torna o mecanismo

do controle respiratório muito mais estável do que seria de outra forma, e

ajuda a evitar aumentos e quedas excessivos da oxige na ção tecidual, da

concentração tecidual de CO , e do pH tecidual, quando a respiração é 2

interrompida tempora riamente.

 

CONCENTRAÇÃO DE OXIGÊNIO E PRESSÃO PARCIAL

NOS ALVÉOLOS

O oxigênio é continuamente absorvido dos alvéolos pelo sangue pulmonar e

novo O é, também, de forma contínua, respirado pelos alvéolos, vindo da 2

atmosfera. Quanto mais rápido o O for absorvido, menor sua concentração 2

nos alvéolos; por outro lado, quanto mais rápido o O é respirado pelos 2

alvéolos, vindo da atmosfera, maior fica a sua concentração. Portanto, a

concentração de O nos alvéolos e também sua pressão parcial são 2

controladas (1) pela intensidade de absorção de O pelo sangue; e (2) pela 2

intensidade de entrada de novo O nos pulmões pelo processo ventilatório. 2

A Figura 40-4 mostra o efeito tanto da ventilação alveo lar quanto da

intensidade de absorção de O no sangue sobre a pressão parcial alveolar do 2

oxigênio (Po ). Uma das curvas representa a absorção de O na intensidade 2 2

de 250 mL/min, e a outra curva representa a intensidade de 1.000 mL/min.

Na intensidade ventilatória normal de 4,2 L/min e com consumo de

oxigênio de 250 mL/min, o ponto operacional normal, na Figura 40-4, é o

ponto A. A figura mostra ainda que quando 1.000 mililitros de O estão 2

sendo absorvidos por minuto, como ocorre durante o exercício moderado, a

intensidade de ventilação alveolar precisa aumentar por quatro vezes para

manter a Po alveo lar no valor normal de 104 mmHg. 2

Outro efeito mostrado na Figura 40-4 é que um aumento extremamente

acentuado na ventilação alveolar nunca consegue elevar a Po alveolar 2

acima de 149 mmHg, desde que a pessoa esteja respirando ar atmosférico

normal no nível da pressão do mar, pois trata-se da Po máxima no ar 2

umidificado com essa pressão. Se a pessoa respirar gases que contenham

pressões parciais de O acima de 149 mmHg, a Po alveolar pode 2 2

aproximar-se dessas pressões mais altas com intensidades elevadas de

ventilação.

Figura 40-4. Efeito da ventilação alveolar sobre a pressão parcial de oxigênio (Po2) alveolar, em duas intensidades de absorção de oxigênio dos alvéolos — 250 mL/min e 1.000 mL/min. O ponto A é o ponto operacional normal.

 

CONCENTRAÇÃO E PRESSÃO PARCIAL DE CO2 NOS

ALVÉOLOS

 

O dióxido de carbono é continuamente formado no corpo e então

transportado no sangue para os alvéolos, sendo, de modo contínuo,

removido dos alvéolos pela ventilação. A Figura 40-5 mostra os efeitos na

pressão parcial alveolar de CO (Pco ), tanto da ventilação alveolar quanto 2 2

das duas intensidades de excreção de CO , 200 e 800 mL/min. Uma curva 2

representa a intensidade normal de excreção de CO de 200 mL/min. Na 2

intensidade normal de ventilação alveo lar de 4,2 L/min, o ponto operacional

da Pco alveolar é o ponto A na Figura 40-5 (isto é, 40 mmHg). 2

Dois outros fatos também ficam evidentes na Figura 40-5: primeiro, a

Pco alveolar eleva diretamente na proporção da excreção de CO , como 2 2

representado pelo aumento por quatro vezes da curva (quando 800 mililitros

de CO são excretados por minuto). Em segundo lugar, a Pco alveolar 2 2

diminui na proporção inversa da ventilação alveolar. Portanto, as concentrações e as pressões parciais, tanto do O quanto do CO , nos 2 2

alvéolos são determinadas pelas intensidades de absorção ou excreção dos

dois gases e pelo valor da ventilação alveolar.

 

Figura 40-5. Efeito da ventilação sobre a pressão parcial de dióxido de carbono (Pco2) alveolar em duas intensidades de excreção de dióxido de carbono do sangue — 800 mL/min e 200 mL/min. O ponto A é o ponto operacional normal.

 

Ar Expirado É a Combinação de Ar do Espaço Morto e do Ar Alveolar

A composição geral do ar expirado é determinada (1) pela quantidade de ar

expirado do espaço morto; e (2) pela quantidade de ar alveolar. A Figura 40-6

mostra as variações progressivas das pressões parciais de O e CO , no ar 2 2

expirado, durante o curso da respiração. A primeira porção desse ar, o ar do

espaço morto nas vias respiratórias é geralmente ar umidificado, como mostrado

na Tabela 40-1. Então, progressivamente mais e mais ar alveolar se mistura com

o ar do espaço morto, até que todo o ar do espaço morto tenha sido, por fim,

eliminado e nada além de ar alveolar seja expirado ao final da expiração. Portanto,

o método para coletar ar alveolar para estudo é simplesmente coletar amostra da

última porção do ar expirado, depois que a expiração forçada tiver removido todo o

ar do espaço morto.