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Saturação de oxigênio na hemoglobina

oximetro dedopor Davi Marski, março de 2008

Observação : escrevi este artigo no começo de 2008, agora a pouco (novembro/2008) descobri o site http://www.physiosim.org/altitude/ que tem uma simulação MUITO legal, vale a pena conhecer.

Pois bem... Como todos sabem, o nosso sangue é constituído por duas partes: uma parte líquida (o plasma sanguíneo) e outra parte sólida.  Entre os componentes da parte sólida, temos uma célula especializada em fazer o transporte do oxigênio até as outras células do nosso corpo: são as hemácias.

As hemácias (ou eritrócitos) são vermelhas (e por isso o nosso sangue é vermelho!) por culpa de uma molécula chamada "hemoglobina".  A hemoglobina presente nas hemácias é a responsável por levar (carrear) o oxigênio (e responsável também por trazer o CO2).

Quando o oxigênio difunde dos pulmões para o sangue (nos alvéolos e nos capilares), uma pequena proporção fica em solução nos líquidos do plasma sanguíneo e nas próprias hemácias, mas, uma quantidade de oxigênio cerca de sessenta vezes maior combina imediatamente com a hemoglobina presente nas hemácias.

A essa forma combinada do oxigênio + hemoglobina  damos o nome de oxi-hemoglobina. Ela é levada então para os capilares dos tecidos do corpo. Na verdade, sem a hemoglobina, a quantidade de oxigênio que poderia ser transportada seria apenas uma pequena fração do que seria necessária para manter a vida.

Quando o sangue passa pelos capilares dos tecidos, o oxigênio se separa da hemoglobina e difunde para as células. Dessa forma, a hemoglobina atua como um carreador de oxigênio aumentando a quantidade de oxigênio que pode ser transportada desde os pulmões até os tecidos até cerca de 60 vezes mais do que poderia ser transportado apenas em solução.

A medida que a pressão atmosférica diminui, diminui também as pressões parciais dos componentes do ar atmosférico (o ar atmosférico é composto em cerca de 78% de Nitrogênio, 21% de oxigênio e o restante de alguns outros gases - Vale dizer que a pressão atmosférica é apresentada normalmente em mmHg : milímetros de mercúrio).

Dessa forma, podemos montar uma curva que representa a porcentagem de hemoglobina que está combinada ao oxigênio, para uma determinada pressão de oxigênio (PO2).

O sangue aerado que deixa os pulmões tem, usualmente, pressão do oxigênio da ordem de 100 mmHg. Fazendo referência à curva, é visto que, nessa pressão, aproximadamente 97% da hemoglobina estão combinados com o oxigênio.

Quando o sangue é oxigenado até o nível arterial normal de 97% de saturação, cerca de 19 ml de oxigênio estarão fixados à hemoglobina. Então, conforme o sangue perde oxigênio para os tecidos e a saturação da hemoglobina cai a 70%, a quantidade de oxigênio que permanece fixada ao sangue ainda é da ordem de 14 ml para cada 100 ml de sangue. Ou seja, cada 100 ml de sangue que passam pelos tecidos, normalmente, libertam cerca de 5 ml de oxigênio para as células.

Como curiosidade, se você tiver acesso a um oxímetro (aparelho que mede a saturação de oxigênio na hemoglobina), em condições normais uma pessoa deve apresentar estes mesmos 97% de saturação !

Filme apresentando um oxímetro de pulso em funcionamento.

Em uma pessoa normal, aproximadamente um quarto da hemoglobina é usado no transporte do oxigênio para os tecidos, nas condições normais. Quando os tecidos sofrem de extrema necessidade, a PO2  (pressão de Oxigênio) nesses tecidos cai a valores muito baixos, permitindo que o oxigênio difunda do sangue capilar com maior rapidez que a usual. Como resultado, a saturação da hemoglobina no sangue capilar pode cair a 10 a 20%, em lugar dos 70% normais.

Ao nível do mar,  a pressão atmosférica é dar ordem de 760mmHg. Como o ar é composto por cerca de 80% de Nitrogênio (na verdade 79,04%) e cerca de 21% de Oxigênio (na verdade 20,93%), podemos calcular as pressões parciais de cada gás : 

(PN2) Nitrogênio = 79,04% (de 760mmHg) = 600.7 mmHg

(PO2) Oxigênio    = 20,93% (de 760mmHg) = 159.1 mmHg

Portanto, podemos montar uma tabela com algumas relações :

 

 

Pressão parcial (mmHg)

Gás

% no Ar Seco

Ar Seco

Ar Alveolar

Sangue Venoso

Gradiente de Difusão

Total

100,00

760,00

760,00

760,00

0,00

H2O

0,00

0,00

47,00

47,00

0,00

O2 

20,93

159,10

104,00

40,00

64,00

CO2 

0,03

0,2

40,00

45,00

5,00

N2 

79,04

600,70

569,00

569,00

0,00

Pressões parciais ao nível do mar.

Das quais se projetarmos, obtemos:

Altitude (m)

Pressão Atmosférica (mmHG)

Pressão parcial de oxigênio – PO2 (mmHg)

0

760

159,1

1000

674

141,2

2000

596

124,9

3000

526

110,2

4000

462

96,9

9000

231

48,4

Altitude, pressão atmosférica e pressões parciais de O2.

 

 

oxihemoglobina.jpg

Curva de dissociação da oxi-hemoglobina com a altitude

 

Há medida que subimos em altitude, as mudanças fisiológicas imediatas são divididas em mudanças de curto, médio e longo prazo:

Curto Prazo

  • Hiperventilação (taquipnéia) estimulada pela baixa PO2 que diminui o % de saturação da hemoglobina
  • Maior eliminação de CO2 que baixa a PCO2 e aumenta o PH provocando a alcalose respiratória
  • Tonturas, vertigens e enjôo.

Médio Prazo

  • Excreção de HCO3 - pela urina para baixar o pH até o normal
  • Perda de H2O que provoca desidratação e diminui o volume plasmático
  • Hemoconcentração - aproximação das hemácias para facilitar o transporte de O2 por um processo difusional (o hematócrito vai a 45 ~ 60 g/dl e a hemoglobina a 15~20 g/dl)

Longo Prazo

  • Secreção de eritropoietina pelo rim estimulando a medula óssea a fazer eritropoiese (reposição dos eritrócitos)
  • Aumento de volume sanguíneo - recuperação da capacidade de transporte de O2 com o sangue com mais hemácias que o normal à nível do mar.
  • Vascularização dos tecidos, aumento da densidade capilar.

 

Do ponto de vista das alterações, há também no curto e no médio prazo:

  • Diminuição do apetite e aumento significativo do metabolismo basal  (a 7000m pode-se chegar a ter a necessidade 5000 calorias/dia apenas para manter o metabolismo basal ! Em escaladas nessa altitude e superiores, as necessidades calóricas podem
  • chegar a até 12000 calorias / dia). Como é virtualmente impossível repor esse gasto calórico, o organismo passa a utilizar as reservas energéticas (gorduras e músculos) e a deteriorar-se rapidamente, e é por isso que chamam as grandes altitudes de “Zona da Morte”: não há mais a renovação celular e o organismo apenas se deteriora.
  • Depleção acelerada das reservas de gligogênio muscular
  • Balanço de nitrogênio negativo
  • Perda de peso corporal (em geral perda de massa muscular)

Portanto, quando uma pessoa é exposta as altas altitudes, a primeira e imediata alteração fisiológica é o aumento do débito cardíaco para compensar a baixa quantidade de oxigênio disponível nos tecidos.  Essa hiperventilação provoca um decréscimo nas taxas de CO2 no sangue, causando uma alcalose respiratória, que por sua vez, traz imediatamente tonturas, enjôo, dores de cabeça...

Os rins, para compensar essa alcalose respiratória, excretam HCO3 (bicarbonato) na urina, o que por sua vez provoca desidratação e diminui o volume do plasma sanguíneo...

Ainda com respeito a desidratação : a medida em que subimos, a umidade do ar vai ficando cada vez menor (em torno de 6000m ela é tão baixa quanto 10% de umidade), tendo como resultado a inspiração de um ar extremamente seco (irritando as vias aéreas superiores) e a expiração de ar um rico em umidade (quase 100% na exalação), promovendo mais ainda a desidratação...  E não nos esqueçamos que estamos falando de um ar frio...

Entretanto, a medida que o organismo vai se adaptando, os rins produzem um hormônio (eritropoietina ou EPO) que por sua vez irá fazer com que a medula óssea produza mais hemácias (glóbulos vermelhos) capazes de levar mais oxigênio aos tecidos.

Esse aumento no número de hemácias é chamado de hemo-concentração (lembra que o sangue já tinha o seu volume plasmático diminuído por conta da desidratação ? pois este aumento na hemo-concentração aumenta mais ainda a viscosidade do sangue...)

Para “piorar” o quadro geral, a medida que subimos em altitude, há a diminuição na temperatura do ambiente. O frio promove uma vaso-constrição periférica (mãos, pés). 

Esse sangue com baixo volume plasmático e hemo-concentração elevada eventualmente pode vir a coagular-se nas arteríolas dos dedos das mãos, dos dedos dos pés e na retina. Nada legal, não é mesmo ? Algumas pessoas usam um remédio para evitar esses coágulos (Ácido AcetilSalicílico, 100mg, uma vez ao dia).

Então... o negócio é manter a hidratação sempre alta !

 

 

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