Transporte de Oxigênio dos Pulmões para os Tecidos Corporais

Este Capítulo apresenta, tanto qualitativa quanto quantitativamente, os

princípios físicos e químicos do transporte de O e do CO no sangue e nos 2 2

líquidos dos tecidos.

 

TRANSPORTE DE OXIGÊNIO DOS PULMÕES PARA OS

TECIDOS CORPORAIS

 

No Capítulo 40, apontamos que os gases podem se mover de um ponto para

outro por difusão e que a causa desse movimento sempre é uma diferença

de pressão parcial do primeiro ponto para o outro. Assim, o O se difunde 2

dos alvéolos para o sangue dos capilares pulmonares porque a pressão

parcial do O (Po ) nos alvéolos é maior do que a Po no sangue capilar 2 2 2

pulmonar. Nos outros tecidos do corpo, a Po maior no sangue capilar do 2

que nos tecidos faz com que o O se difunda para as células adjacentes. 2

Por outro lado, quando o O é metabolizado pelas células formando CO , 2 2

a pressão intracelular do CO (Pco ) aumenta para valor elevado, o que faz 2 2

com que o CO se difunda para os capilares teciduais. Depois que o sangue 2

flui para os pulmões, o CO se difunde para fora do sangue até os alvéolos 2

porque a Pco , no sangue capilar pulmonar, é maior do que nos alvéolos. 2

Assim, o transporte de O e CO pelo sangue depende tanto da difusão 2 2

quanto do fluxo de sangue. Consideraremos agora, quantitativamente, os

fatores responsáveis por esses efeitos.

 

DIFUSÃO DO OXIGÊNIO DOS ALVÉOLOS PARA O

SANGUE CAPILAR PULMONAR

 

A parte superior da Figura 41-1 mostra alvéolo pulmonar adjacente a

capilar pulmonar, demonstrando a difusão de O entre o ar alveolar e o 2

sangue pulmonar. A Po do O gasoso no alvéolo é em média, de 104 2 2 mmHg, enquanto a Po do sangue venoso que entra nos capilares 2

pulmonares, em sua porção arterial, está em torno de apenas 40 mmHg

porque grande quantidade de O foi removida desse sangue enquanto ele 2

passava através dos tecidos periféricos. Portanto, a diferença de pressão

inicial que faz com que o O se difunda para os capilares pulmonares é 104 2

− 40, ou 64 mmHg. No gráfico, na parte inferior da figura, a curva mostra o

rápido aumento da Po sanguínea, enquanto o sangue passa pelos capilares; 2

a Po do sangue aumenta até o nível da Po do ar alveolar, quando o sangue 2 2

já percorreu um terço de seu percurso pelos capilares, passando a ser quase

104 mmHg.

 

Captação de Oxigênio pelo Sangue Pulmonar durante o

Exercício. Ao longo do exercício intenso, o corpo da pessoa pode precisar

de até 20 vezes mais da quantidade normal de O . Além disso, devido ao 2

maior débito cardíaco durante o exercício, o tempo que o sangue permanece

nos capilares pulmonares pode ser reduzido a menos da metade do normal.

Contudo, devido ao grande fator de segurança da difusão de O através da 2

membrana pulmonar, o sangue ainda fica quase saturado com O quando 2

deixa os capilares pulmonares, o que pode ser explicado da seguinte forma.

Primeiro, apontamos no Capítulo 40 que a capacidade de difusão do O2

praticamente triplica durante o exercício, o que resulta basicamente do

aumento da área da superfície dos capilares que participam da difusão e

também de proporção ventilação-perfusão mais próxima da ideal na parte

superior dos pulmões.

Em segundo lugar, observe na curva da Figura 41-1, que, sob condições de

não exercício, o sangue fica quase saturado com O quando já percorreu 2

cerca de um terço do capilar pulmonar, e pouco O adicional entra no 2

sangue durante os últimos dois terços de seu percurso. Ou seja, o sangue

normalmente permanece nos capilares pulmonares cerca de três vezes mais tempo que o necessário para causar a oxigenação total. Portanto, durante o

exercício, mesmo com tempo de exposição menor nos capilares, o sangue,

ainda assim, fica oxigenado quase totalmente.

 

Figura 41-1. Captação de oxigênio pelo sangue capilar pulmonar. (Dados de Milhorn HT Jr, Pulley PE Jr: A theoretical study of pulmonary capillary gas exchange and venous admixture. Biophys J 8:337, 1968.)

 

TRANSPORTE DE OXIGÊNIO NO SANGUE ARTERIAL

 

Cerca de 98% do sangue que entra no átrio esquerdo, proveniente dos

pulmões, acabaram de passar pelos capilares alveolares e foi oxigenado até

Po em torno de 104 mmHg. Outros 2% do sangue vêm da aorta, pela 2

circulação brônquica que supre basicamente os tecidos profundos dos

pulmões e não é exposta ao ar pulmonar. Esse fluxo de sangue é

denominado “fluxo da derivação”, significando que o sangue é desviado para fora das áreas de trocas gasosas. Ao deixar os pulmões, a Po do 2

sangue da derivação fica em torno da Po do sangue venoso sistêmico 2

normal, aproximadamente, 40 mmHg. Quando esse sangue se combina nas

veias pulmonares, com o sangue oxigenado dos capilares alveolares, essa

chamada mistura venosa de sangue faz com que a Po do sangue que chega 2

ao coração esquerdo e é bombeado para a aorta diminua para cerca de 95

mmHg. Essas variações da Po do sangue em diferentes pontos do sistema 2

circulatório são mostradas na Figura 41-2.

 

Figura 41-2. Mudanças da Po do sangue capilar pulmonar, do sangue arterial sistêmico e 2

do sangue capilar sistêmico, demonstrando o efeito da mistura venosa.

 

DIFUSÃO DE OXIGÊNIO DOS CAPILARES PERIFÉRICOS

PARA O LÍQUIDO TECIDUAL

 

Quando o sangue arterial chega aos tecidos periféricos, sua Po nos 2

capilares ainda é 95 mmHg. Contudo, como mostrado na Figura 41-3, a Po2

no líquido intersticial, que banha as células teciduais, é, em média, de

apenas 40 mmHg. Assim, existe enorme diferença da pressão inicial que faz com que o O se difunda, com rapidez, do sangue capilar para os tecidos — 2

tão rapidamente que a Po capilar diminui, quase se igualando à pressão de 2

40 mmHg, no interstício. Portanto, a Po do sangue que deixa os capilares 2

dos tecidos e entra nas veias sistêmicas é também de aproximadamente, 40

mmHg.

 

Figura 41-3. Difusão do oxigênio do capilar tecidual para as células. (Po no líquido 2 intersticial = 40 mmHg e nas células dos tecidos = 23 mmHg.)

 

O Aumento do Fluxo Sanguíneo Eleva o Po2 do Líquido

Intersticial. Se o fluxo de sangue por determinado tecido aumentar, maior

quantidade de O é transportada para os tecidos, e a Po tecidual fica 2 2

correspondentemente, maior. Esse efeito é mostrado na Figura 41-4.

Observe que a elevação do fluxo para 400% acima do normal aumenta a

Po de 40 mmHg (no ponto A na figura) para 66 mmHg (no ponto B). 2

Entretanto, o limite superior a que a Po pode atingir mesmo com fluxo 2

sanguíneo máximo é 95 mmHg, porque essa é a pressão do O no sangue 2

arterial. Por outro lado, se o fluxo de sangue pelo tecido diminuir, a Po 2

tecidual também diminui, como mostrado pelo ponto C.

Figura 41-4. Efeito do fluxo sanguíneo e intensidade do consumo de oxigênio na Po2 tecidual.

 

O Aumento do Metabolismo Tecidual Diminui a Po2 do Líquido

Intersticial. Se as células usarem mais O para seu metabolismo do que o 2

normal, ocorrerá redução da Po do líquido intersticial. A Figura 41-2

4 também mostra esse efeito com a Po do líquido intersticial reduzida, 2

quando o consumo de O celular aumenta, e com a Po elevada, quando o 2 2

consumo diminui.

Em suma, a Po tecidual é determinada pelo balanço entre (1) a 2

intensidade do transporte de O para os tecidos no sangue; e (2) a 2

intensidade da utilização do O pelos tecidos. 2

 

DIFUSÃO DE OXIGÊNIO DOS CAPILARES PERIFÉRICOS

PARA AS CÉLULAS TECIDUAIS

 

O O está sempre sendo utilizado pelas células. Portanto, a Po intracelular 2 2

nos tecidos periféricos, permanece menor do que a Po nos capilares 2 periféricos. Além disso, em muitos casos existe a distância física

considerável entre os capilares e as células. Portanto, a Po intracelular 2

normal varia de tão baixa quanto 5 mmHg a tão alta quanto 40 mmHg,

tendo, em média (por medida direta em animais experimentais), 23 mmHg.

Na medida em que apenas 1 a 3 mmHg de pressão de O são normalmente 2

necessários para o suporte total dos processos químicos que utilizam O na 2

célula, é possível ver que mesmo essa baixa Po intracelular de 23 mmHg é 2

mais do que adequada e proporciona grande fator de segurança.

 

DIFUSÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO DAS CÉLULAS

TECIDUAIS PERIFÉRICAS PARA OS CAPILARES E DOS

CAPILARES PULMONARES PARA OS ALVÉOLOS

 

Quando o O é usado pelas células, praticamente, todo ele se torna CO , o 2 2

que aumenta a Pco intracelular. Devido a essa Pco elevada das células 2 2

teciduais, o CO se difunde das células para os capilares e é, então, 2

transportado pelo sangue para os pulmões. Nos pulmões, ele se difunde dos

capilares pulmonares para os alvéolos, onde é expirado.

Assim, em cada ponto da cadeia de transporte gasoso o CO se difunde em 2

direção exatamente oposta à difusão do O . Contudo, existe grande 2

diferença entre a difusão de CO e a do O : o CO consegue se difundir 2 2 2

cerca de 20 vezes mais rápido que o O . Portanto, as diferenças de pressão 2

necessárias para causar a difusão do CO são, em cada instância, bem 2

menores que as diferenças de pressão necessárias para causar a difusão de

O . As pressões do CO são aproximadamente as seguintes: 2 2

1. Pco intracelular, 46 mmHg; Pco intersticial, 45 mmHg. Assim, existe 2 2

diferencial de pressão de apenas 1 mmHg, como mostrado na Figura 41-

5.

2. Pco do sangue arterial que entra nos tecidos, 40 mmHg; Pco do 2 2

sangue venoso que deixa os tecidos, 45 mmHg. Assim, como mostrado

na Figura 41-5, o sangue dos capilares teciduais entra quase em

equilíbrio com a Pco de 45 mmHg. 2

3. Pco do sangue que entra nos capilares pulmonares, pelo terminal 2

arterial, 45 mmHg; Pco do ar alveolar, 40 mmHg. Assim, a diferença de 2

pressão de apenas 5 mmHg faz com que todo o necessário CO se 2

difunda para fora dos capilares pulmonares, para os alvéolos. Além

disso, como mostrado na Figura 41-6, a Pco do sangue capilar pulmonar 2

diminui, quase se igualando à Pco alveolar de 40 mmHg antes de ter 2

percorrido mais de cerca de um terço do percurso pelos capilares. Esse é

o mesmo efeito observado antes, em relação à difusão de O , exceto pelo 2

fato de ocorrer na direção oposta.

 

Figura 41-5. Captação de dióxido de carbono pelo sangue nos capilares teciduais. (Pco2 nas células teciduais = 46 mmHg e no líquido intersticial = 45 mmHg.)

Figura 41-6. Difusão do dióxido de carbono do sangue pulmonar para o alvéolo. (Dados de Milhorn HT Jr, Pulley PE Jr: A theoretical study of pulmonary capillary gas exchange and venous admixture. Biophys J 8:337, 1968.)

 

Efeito da Intensidade do Metabolismo Tecidual e do Fluxo

Sanguíneo Tecidual na Pco2 Intersticial. O fluxo sanguíneo pelos

capilares teciduais e o metabolismo tecidual afetam a Pco de modo 2

exatamente oposto a seu efeito na Pco tecidual. A Figura 41-7 mostra esses 2

efeitos, que são:

1. A redução do fluxo sanguíneo dos valores normais (ponto A), para um

quarto do normal (ponto B), aumenta a Pco tecidual periférica do valor 2

normal de 45 mmHg para o valor elevado de 60 mmHg. Por outro lado,

o aumento do fluxo sanguíneo por seis vezes o normal (ponto C) diminui

a Pco intersticial do valor normal de 45 mmHg para 41 mmHg, nível 2

quase igual à Pco no sangue arterial (40 mmHg) que entra nos capilares 2

teciduais.

2. Observe ainda que o aumento por 10 vezes da intensidade metabólica

tecidual eleva bastante a Pco do líquido intersticial em todas as 2

intensidades do fluxo sanguíneo, enquanto a diminuição do metabolismo

até um quarto da normal faz com que a Pco do líquido intersticial caia 2

para cerca de 41 mmHg, aproximando-se bastante da Pco do sangue 2

arterial, 40 mmHg.

 

Figura 41-7. Efeito do fluxo sanguíneo e da intensidade metabólica na Pco dos tecidos 2 periféricos.

 

O PAPEL DA HEMOGLOBINA NO TRANSPORTE DE

OXIGÊNIO

 

Normalmente, cerca de 97% do O transportado dos pulmões para os 2

tecidos são transportados em combinação química com a hemoglobina nas

hemácias. Os 3% restantes são transportados em estado dissolvido na água do plasma e células sanguíneas. Assim, sob condições normais, o O é 2

transportado para os tecidos quase inteiramente pela hemoglobina.

 

COMBINAÇÃO REVERSÍVEL DE O2 COM

HEMOGLOBINA

A química da hemoglobina é apresentada no Capítulo 33, onde se apontou

que a molécula de O se combina frouxamente e de maneira reversível com 2

a porção heme da hemoglo bina. Quando a Po é alta, como nos capilares‐ 2

pulmonares, o O se liga à hemoglobina, mas quando a Po é baixa, como 2 2

nos capilares teciduais, o O é liberado da hemoglobina. Essa é a base de 2

quase todo transporte de O dos pulmões para os tecidos. 2

 

Curva de Dissociação Oxigênio-Hemoglobina. A Figura 41-

8 mostra a curva de dissociação oxigênio-hemoglobina, que apresenta

aumento progressivo da porcentagem de hemoglobina ligada ao O , à 2

medida que a Po do sangue se eleva, o que é denominado percentual de 2

saturação de hemoglobina. Na medida em que o sangue que deixa os

pulmões e entra nas artérias sistêmicas tem, em geral, a Po em torno de 95 2

mmHg, é possível ver, a partir da curva de dissociação, que a saturação

usual de O do sangue arterial sistêmico é, em média, de 97%. Por outro 2

lado, no sangue venoso normal que retorna dos tecidos periféricos, a Po é 2

cerca de 40 mmHg e a saturação de hemoglobina é, em média, de 75%.

 

Quantidade Máxima de Oxigênio que Pode Combinar-se com a

Hemoglobina do Sangue. O sangue da pessoa normal contém cerca de

15 gramas de hemoglobina em cada 100 mililitros de sangue, e cada grama

de hemoglobina pode se ligar ao máximo de 1,34 mililitro de O (1,39 2

mililitro quando a hemoglobina é quimicamente pura, mas impurezas como

a metemoglobina reduzem esse valor). Portanto, 15 vezes 1,34 é igual a 20,1, o que significa que, em média, os 15 gramas de hemoglobina em 100

mililitros de sangue conseguem se combinar com o total quase exato de 20

mililitros de O , se a hemoglobina estiver 100% saturada. Isso, 2

normalmente, é expresso como 20 volumes percentuais. A curva de

dissociação de O-hemoglobina para a pessoa normal pode ainda ser 2

expressa em termos de volume percentual de O , como mostrado pela 2

escala à direita na Figura 41-8, em vez de saturação percentual de

hemoglobina.

 

Figura 41-8. Curva de dissociação de oxigênio-hemoglobina.

 

Quantidade de Oxigênio Liberada da Hemoglobina Quando o

Sangue Arterial Sistêmico Flui pelos Tecidos. A quantidade total de

O ligado à hemoglobina no sangue arterial sistêmico normal, que é 97% 2

saturado, é cerca de 19,4 mililitros por 100 mililitros de sangue, como

mostrado na Figura 41-9. Ao passar pelos capilares teciduais, essa quanti‐

dade é reduzida, em média, para 14,4 mililitros (Po de 40 mmHg, 2

hemoglobina 75% saturada). Assim, sob condições normais, cerca de 5 mililitros de O são transportados dos pulmões para os tecidos a cada 100 2

mililitros de fluxo sanguíneo.

 

Figura 41-9. Efeito da Po sanguínea na quantidade de oxigênio que se liga à hemoglobina 2

em cada 100 mililitros de sangue.

 

Transporte de Oxigênio Aumenta, de Forma Importante,

Durante o Exercício Extenuante. No exercício intenso, as células

musculares utilizam O com intensidade acelerada, o que, em casos 2

extremos, pode fazer com que a Po do líquido intersticial muscular caia do 2

valor normal de 40 mmHg para valor tão baixo quanto 15 mmHg. Nesse

ponto de baixa pressão, apenas 4,4 mililitros de O permane cem ligados à 2

hemoglobina, em cada 100 mililitros de sangue, como mostrado na Figura

41-9. Assim, 19,4 − 4,4, ou 15 mililitros são a quantidade de O realmente 2

liberada para os tecidos, por cerca de 100 mililitros de fluxo sanguíneo, o

que significa que, sejam liberados três vezes mais O que o normal para 2

cada volume de sangue que passa pelos tecidos. Além disso, lembremo-nos

que o débito cardíaco pode aumentar por 6 a 7 vezes o normal, em

corredores de maratona bem treinados. Assim, multiplicando-se o aumento do débito cardíaco (6 a 7 vezes) pelo aumento do transporte de O em cada 2

volume de sangue (o triplo), resulta em elevação de 20 vezes do transporte

de O para os tecidos. Veremos adiante neste Capítulo que vários outros 2

fatores facilitam o aporte de O aos músculos durante o exercício, de 2

maneira que a Po do tecido muscular, em geral, cai muito pouco abaixo do 2

normal, até mesmo durante exercício intenso.

 

Coeficiente de Utilização. A porcentagem do sangue que libera seu O , 2

enquanto atravessa os capilares teciduais, é denominada coeficiente de

utilização. O valor normal desse coeficiente fica em torno de 25%, como

ficou evidente pela discussão anterior — ou seja, 25% da hemoglobina

oxigenada liberaram seu O para os tecidos. Durante exercício intenso, o 2

coeficiente de utilização em todo o corpo pode aumentar por 75 a 85%. Nas

áreas de tecidos locais, onde o fluxo de sangue é muito lento ou a

intensidade metabólica é muito alta, já se registraram coeficientes de

utilização próximos a 100% — ou seja, essencialmente todo o O é liberado 2

para os tecidos.

 

A HEMOGLOBINA “TAMPONA” A Po2 TECIDUAL

 

Embora a hemoglobina seja necessária para o transporte de O aos tecidos, 2

ela desempenha outra função essencial à vida. É sua função como um

sistema “tampão de O tecidual”, ou seja, a hemoglobina no sangue é 2

basicamente responsável por estabilizar a Po nos tecidos. Isso pode ser 2

explicado como se segue.

 

A Hemoglobina Ajuda a Manter uma Po Quase Constante nos 2

Tecidos. Nas condições basais, os tecidos necessitam de cerca de 5

mililitros de O de cada 100 mililitros do sangue que passa pelos capilares 2

teciduais. Voltando à curva de dissociação de oxigênio-hemoglobina,

na Figura 41-9, é possível ver que para os 5 mililitros usuais de O serem 2

liberados por 100 mililitros de fluxo sanguíneo a Po deve cair para cerca 2

de 40 mmHg. Portanto, a Po tecidual normalmente não pode aumentar 2

acima desse nível de 40 mmHg porque, se o fizer, a quantidade de O2

necessitada pelos tecidos não seria liberada pela hemoglobina. Dessa forma,

a hemoglobina normalmente estabelece o limite superior da Po nos tecidos, 2

em torno de 40 mmHg.

Por outro lado, durante exercício intenso, quantidade extra de O (até 20 2

vezes o normal) precisa ser liberada da hemoglobina para os tecidos.

Entretanto, essa fonte de O suplementar pode ser atingida com pequena 2

queda adicional da Po tecidual por causa (1) da inclinação abrupta da curva 2

de dissociação; e (2) do aumento do fluxo de sangue tecidual, causado pela

baixa da Po ; ou seja, ligeira queda da Po faz com que grande quantidade 2 2

de O extra seja liberada pela hemoglobina. Assim, a hemoglobina no 2

sangue automaticamente libera O para os tecidos em pressão que é mantida 2

razoavelmente controlada entre 15 e 40 mmHg.

 

Quando a Concentração Atmosférica de Oxigênio Muda

Acentuadamente, o Efeito Tampão da Hemoglobina ainda

Mantém a Po Tecidual Quase Constante. A Po normal, nos 2 2

alvéolos, é cerca de 104 mmHg, mas, quando a pessoa sobe uma montanha

ou anda em avião, a Po pode cair facilmente a menos da metade desse 2

valor. Por outro lado, quando a pessoa entra em área de ar comprimido,

como nas profundezas do mar ou em câmaras pressurizadas, a Po pode 2

aumentar esse nível por até 10 vezes. Mesmo assim, a Po tecidual pouco se 2

altera.

É possível ver, a partir da curva de dissociação de oxigênio- hemoglobina,

na Figura 41-8, que quando a Po alveo lar cai tanto quanto 60 mmHg, a 2

hemoglobina arterial ainda está 89% saturada com O — apenas 8% abaixo 2 da saturação normal de 97%. Além disso, os tecidos ainda removem cerca

de 5 mililitros de O a cada 100 mililitros do sangue que passa pelos 2

tecidos; para remover esse O , a Po do sangue venoso cai a 35 mmHg — 2 2

apenas 5 mmHg abaixo do valor normal de 40 mmHg. Assim, a Po2

tecidual pouco se altera, a despeito da queda acentuada da Po alveo lar de 2

104 para 60 mmHg.

Por outro lado, quando a Po alveolar sobe até 500 mmHg, a saturação 2

máxima de O da hemoglobina nunca consegue aumentar além de 100%, o 2

que representa apenas 3% acima do nível normal de 97%. Apenas pequena

quantidade de O adicional se dissolve no líquido do sangue, como 2

discutiremos adiante. Então, quando o sangue cursa pelos capilares

teciduais e perde vários mililitros de O para os tecidos, isso reduz a Po do 2 2

sangue capilar a valor de apenas poucos milímetros acima do valor normal

de 40 mmHg. Consequentemente, o nível do O alveolar pode variar muito 2

— desde a Po de 60 até acima de 500 mmHg — e, ainda assim, a Po nos 2 2

tecidos periféricos não varia mais do que poucos milímetros acima do

normal, demonstrando claramente a função de “tampão do O ” do sistema 2

da hemoglobina no sangue.

 

FATORES QUE DESVIAM A CURVA DE DISSOCIAÇÃO

DE OXIGÊNIO-HEMOGLOBINA — SUA IMPORTÂNCIA

NO TRANSPORTE DO OXIGÊNIO

 

As curvas de dissociação de O-hemoglobina nas Figuras  41-8 e 41-2

9 referem-se à média do sangue normal. Entretanto, uma série de fatores

pode deslocar a curva em uma ou outra direção, como mostrado na Figura

41-10. Essa figura mostra que, quando o sangue fica ligeiramente ácido,

com a queda do pH do valor normal de 7,4 para 7,2, a curva de dissociação

de O-hemoglobina se desloca em média por cerca de 15% para a direita. 2

Por outro lado, o aumento do pH do normal de 7,4 para 7,6 desloca a curva

de maneira semelhante para a esquerda.

Além das variações do pH, sabe-se que vários outros fatores alteram a

curva. Três deles, todos deslocando a curva para a direita, são (1) maior

concentração de CO ; (2) aumento da temperatura corporal; e (3) aumento 2

do 2,3-bifosfoglicerato (BPG), composto fosfatídico metabolicamente

importante presente no sangue em diferentes concentrações, sob diferentes

condições metabólicas.

 

MAIOR APORTE DE OXIGÊNIO AOS TECIDOS, QUANDO

O DIÓXIDO DE CARBONO E OS ÍONS HIDROGÊNIO

DESVIAM A CURVA DE DISSOCIAÇÃO DO OXIGÊNIO-

HEMOGLOBINA — O EFEITO BOHR

 

O desvio da curva de dissociação de oxigênio-hemoglobina para a direita,

em resposta a aumento do CO e dos íons hidrogênio no sangue, tem efeito 2

significativo de intensificar a liberação de O do sangue para os tecidos e 2

intensificar a oxigenação do sangue nos pulmões. É o efeito Bohr, que pode

ser assim explicado: enquanto o sangue atravessa os tecidos, o CO se 2

difunde das células para o sangue. Essa difusão aumenta a Po do sangue 2

que, por sua vez, aumenta a concentração de H CO (ácido carbônico) e dos 2 3

íons hidrogênio no sangue. Esse efeito desloca a curva de dissociação de

oxigênio-hemoglobina para a direita e para baixo, como mostrado na Figura

41-10, forçando a liberação do O pela hemoglobina e, portanto, liberando 2

quantidade maior de O para os tecidos. 2

Efeitos exatamente opostos ocorrem nos pulmões, onde o CO se difunde 2

do sangue para os alvéolos. Essa difusão reduz a Pco do sangue e diminui 2

a concentração dos íons hidrogênio, deslocando a curva de dissociação de

oxigênio-hemoglobina para a esquerda e para cima. Portanto, a quantidade de O que se liga à hemoglobina em qualquer Po alveolar fica 2 2

consideravelmente maior, permitindo assim maior transporte de O para os 2

tecidos.

 

Figura 41-10. Desvio da curva de dissociação de oxigênio-hemoglobina para a direita causado por aumento na concentração de íons hidrogênio (queda no pH). BPG, 2,3-bifosfoglicerato.

 

EFEITO DO BPG CAUSANDO DESVIO PARA A DIREITA

DA CURVA DE DISSOCIAÇÃO DE OXIGÊNIO-

HEMOGLOBINA

 

O BPG normal no sangue mantém a curva de dissociação de O-2

hemoglobina ligeiramente inclinada para a direita o tempo todo. Em

condições hipóxicas que durem mais do que poucas horas, a quantidade de

BPG no sangue aumenta consideravelmente, deslocando assim a curva de

dissociação de O-hemoglobina, ainda mais para a direita. Esse 2

deslocamento faz com que o O seja liberado para os tecidos em pressão de 2

O tecidual 10 mmHg maior da que seria sem tal aumento no BPG. 2

Portanto, sob determinadas condições, o mecanismo do BPG pode ser

importante para a adaptação à hipóxia, especialmente, a hipóxia causada

por fluxo sanguíneo tecidual deficiente.

 

DESVIO PARA A DIREITA DA CURVA DE DISSOCIAÇÃO

OXIGÊNIO-HEMOGLOBINA DURANTE O EXERCÍCIO

 

Durante o exercício, vários fatores desviam a curva de dissociação

consideravelmente para a direita, liberando, assim, quantidade extra de O2

para as fibras musculares em exercício ativo. Os músculos em exercício por

sua vez liberam quantidades maiores de CO ; este e outros ácidos, liberados 2

pelos músculos, aumentam a concentração dos íons hidrogênio no sangue

dos capilares musculares. Além disso, a temperatura do músculo, em geral,

sobe 2° a 3°C, o que pode aumentar ainda mais a liberação de O para as 2

fibras musculares. Todos esses fatores agem em conjunto, desviando a

curva de dissociação de oxigênio-hemoglobina do sangue capilar muscular

consideravelmente para a direita. Esse desvio da curva para a direita força a

liberação de O da hemoglobina sanguínea para os músculos em níveis de 2

Po tão elevados quanto 40 mmHg, mesmo quando 70% do O já tiverem 2 2

sido removidos da hemoglobina. Então, nos pulmões, o desvio ocorre na

direção oposta, permitindo a captação de quantidades extras de O dos 2

alvéolos.

 

UTILIZAÇÃO METABÓLICA DO OXIGÊNIO PELAS

CÉLULAS

 

Efeito da Po2 Intracelular na Intensidade de Utilização de

Oxigênio. Apenas nível diminuto de pressão de O é necessário, nas 2

células, para que ocorram as reações químicas intracelulares normais. A razão para esse fenômeno é de que os sistemas de enzimas respiratórias da

célula, discutidos no Capítulo 68, operam de tal maneira que, quando a Po 2

celular está acima de 1 mmHg, a disponibilidade de O não representa mais 2

fator limitante na velocidade das reações químicas. Em vez disso, o

principal fator limitante é a concentração de difosfato de adenosina (ADP),

nas células. Esse efeito é demonstrado na Figura 41-11, que mostra a

relação entre a Po intracelular e a intensidade de utilização de O , em 2 2

diferentes concentrações de ADP. Observe que sempre que a Po 2

intracelular é superior a 1 mmHg a utilização de O fica constante, em 2

qualquer concentração de ADP na célula. Por outro lado, quando a

concentração de ADP é alterada, a utilização do O se altera 2

proporcionalmente à variação da concentração de ADP.

Como explicado no Capítulo 3, quando o trifosfato de adenosina (ATP) é

usado pelas células para fornecer energia, ele se converte em ADP. A maior

concentração de ADP aumenta a utilização metabólica de O , já que este se 2

combina com diversos nutrientes celulares, liberando energia que

reconverte o ADP, novamente, em ATP. Sob condições funcionais normais,

a utilização de O pelas células é controlada basicamente pelo consumo de 2

energia pelas células — ou seja, pela intensidade ou velocidade com que o

ADP é formado a partir do ATP.

Figura 41-11. Efeito do difosfato de adenosina (ADP) e da Po intracelulares na 2

intensidade da utilização de oxigênio pelas células. Observe que, desde que a Po 2 intracelular se mantenha acima de 1 mmHg, o fator controlador da utilização de oxigênio é a concentração intracelular de ADP.

 

Efeito da Distância de Difusão entre o Capilar e a Célula na

Utilização do Oxigênio. As células dos tecidos raramente se encontram

a mais de 50 micrômetros de distância de um capilar, e o O pode difundir-2

se com facilidade pela distância do capilar para a célula, para suprir todas as

quantidades de O necessárias ao metabolismo. Entretanto, ocasionalmente 2

as células se encontram distantes dos capilares, e a difusão do O para essas 2

células fica tão lenta que a Po intracelular cai abaixo do nível crítico 2

necessário para manter o metabolismo intracelular máximo. Assim, sob

essas condições, diz-se que a utilização do O pelas células está limitada 2

pela difusão e não é mais determinada pela quantidade de ADP formada nas células. Contudo, esse cenário raramente ocorre, exceto em estados

patológicos.

 

Efeito do Fluxo Sanguíneo na Utilização Metabólica de

Oxigênio. A quantidade total de O disponível a cada minuto para uso em 2

qualquer tecido é determinada (1) pela quantidade de O que pode ser 2

transportada ao tecido em cada 100 mL de sangue; e (2) pela intensidade do

fluxo sanguíneo. Se o fluxo sanguíneo cai a zero, a quantidade de O2

disponível também cai a zero. Assim, por vezes o fluxo sanguíneo pelo

tecido pode ser tão lento que a Po do tecido cai abaixo do valor crítico de 1 2

mmHg necessário para o metabolismo intracelular. Sob essas condições, a

utilização do O é limitada pelo fluxo sanguíneo. Nem os estados limitados 2

pela difusão nem os estados limitados pelo fluxo sanguíneo podem se

prolongar muito porque as células recebem menos O que o necessário para 2

manter a vida celular.

 

Transporte de Oxigênio no Estado Dissolvido

Na Po arterial normal de 95 mmHg, cerca de 0,29 mililitro de O é dissolvido 2 2

em cada 100 mililitros de água no sangue, e quando a Po do sangue cai abaixo 2 do valor normal de 40 mmHg, nos capilares teciduais, resta apenas 0,12 mililitro

de O dissolvido. Em outras palavras, 0,17 mililitro de O é normalmente 2 2 transportado, no estado dissolvido, para os tecidos em cada 100 mililitros de fluxo

de sangue arterial, o que é compatível com quase 5 mililitros de O transportados 2

pela hemoglobina. Portanto, a quantidade de O transportada para os tecidos, no 2 estado dissolvido, costuma ser pequena, apenas cerca de 3% do total,

comparados aos 97%, transportados pela hemoglobina.

Durante exercício intenso, quando a hemoglobina libera O para os tecidos 2

aumenta poroutras três vezes, a quantidade relativa de O transportado no estado 2

dissolvido cai até 1,5%. Entretanto, se a pessoa respirar O em níveis de Po 22 alveolar muito elevados, a quantidade transportada no estado dissolvido pode ser

bem maior, muitas vezes tão grande que leva a sério estado de excesso de O2

nos tecidos, causando “intoxicação por O ”. Esse distúrbio produz com frequência 2

convulsões cerebrais e até óbito, como discutido no Capítulo 45, em relação à

respiração sob alta pressão de O , entre os mergulhadores de águas profundas. 2

Combinação de Hemoglobina com Monóxido de Carbono — Deslocamento

do O2

O monóxido de carbono (CO) se combina com a hemoglobina no mesmo ponto

em que a molécula de hemoglobina se combina com o O ; o monóxido de 2

carbono pode, portanto, deslocar O da hemoglobina, diminuindo, assim, a 2

capacidade de transporte de O do sangue. Além disso, o CO se liga cerca de 250 2

vezes mais facilmente que o O , o que é demonstrado pela curva de dissociação 2

de CO-hemoglobina na Figura 41-12. Essa curva é quase idêntica à curva de

dissociação de O-hemoglobina, exceto pelo fato de que as pressões parciais do 2

CO, mostradas na abscissa, estão em nível de 1/250 das da curva de dissociação

de oxigênio-hemoglobina, na Figura 41-8. Portanto, a pressão parcial de CO de

apenas 0,4 mmHg, nos alvéolos, 1/250 da pressão parcial do O alveolar normal 2

(Po de 100 mmHg), permite ao CO competir em igualdade com o O , pela 2 2

combinação com a hemoglobina, e faz com que metade da hemoglobina do

sangue se ligue ao CO, em vez de se ligar com O . Portanto, a pressão de CO de 2

apenas 0,6 mmHg (concentração de volume inferior a uma parte por mil no ar)

pode ser letal.

Muito embora o conteúdo de O no sangue esteja bastante reduzido na 2

intoxicação por CO, a Po do sangue pode estar normal, o que faz com que a 2

exposição ao CO seja especialmen te perigosa, já que o sangue é vermelho-vivo e

não existem sinais óbvios de hipoxemia, como o tom azulado das pontas dos

dedos ou dos lábios (cianose). Além disso, a Po não se mostra reduzida, e o 2

mecanismo de feedback que normalmente estimula o aumento da frequência

respiratória, em resposta à falta de O (geralmente refletida por Po baixa) está 2 2

ausente. Na medida em que o cérebro é um dos primeiros órgãos afetados pela

falta de O , o indivíduo pode ficar desorientado e inconsciente, antes de se dar 2

conta do perigo.

Paciente gravemente intoxicado com monóxido de carbono pode ser tratado

com administração de O puro, pois o O em alta pressão alveolar pode deslocar 2 2

rapidamente o CO da sua combinação com a hemoglobina. O paciente pode

ainda se beneficiar da administração simultânea de CO a 5%, já que este 2

estimula fortemente o centro respiratório, aumentando a ventilação alveolar e

reduzindo o CO alveolar. Com a terapia intensiva de O e de CO , é possível 2 2

remover o CO do sangue por até 10 vezes mais rápido do que sem a terapia.