RELAÇÃO VENTILAÇÃO/PERFUSÃO: Por que a Relação V/Q é maior no ápice do que na base?

Tá estudando a relação ventilação/perfusão, mas ainda não conseguiu entender muito bem essa relação? Então fica nesse vídeo que a gente vai tentar descomplicar a relação ventilação/perfusão, bora?

Nos vídeos anteriores, a gente fez uma introdução pra chegar nesse conteúdo. Falamos sobre a distribuição da ventilação alveolar e sobre a distribuição do fluxo sanguíneo pulmonar.

Então, se você ainda não assistiu a esses vídeos, é só clicar aqui nesse card (ou aqui) pra acessar a playlist completa sobre a fisiologia do sistema respiratório.

Mas se você já assistiu, você deve saber que tanto a ventilação alveolar como o fluxo sanguíneo pulmonar não apresentam uma distribuição homogênea em todas as regiões dos pulmões. Na verdade, tanto a ventilação alveolar quanto o fluxo sanguíneo pulmonar são maiores na base do que no ápice dos pulmões.

-Ah, professora, então se na base os alvéolos são mais ventilados e mais irrigados, quer dizer que na base as trocas gasosas são mais eficientes, certo?

Na verdade, não é beeem assim.

A eficiência das trocas gasosas depende da relação ventilação/fluxo sanguíneo, ou melhor, da relação ventilação/perfusão.

Só abrindo um parêntesis aqui, embora, às vezes, fluxo e perfusão possam ser utilizados como sinônimos, fluxo e perfusão não são exatamente a mesma coisa.

Fluxo é o volume de sangue que flui dentro de um intervalo de tempo, ou seja, fluxo é volume por tempo (volume/tempo).

Perfusão é o volume de sangue que flui dentro de um intervalo de tempo e dentro de uma determinada quantidade de um tecido, ou seja, perfusão é volume por tempo, ou seja, fluxo, por quantidade de um tecido.

Então, embora não sejam sinônimos, como a perfusão tá relacionada diretamente ao fluxo sanguíneo, isto é, se o fluxo aumenta, a perfusão aumenta e vice-versa, muitas vezes fluxo sanguíneo e perfusão acabam sendo usados como sinônimos. E aí, quando a gente fala sobre a relação ventilação/fluxo sanguíneo nos pulmões, a gente usa o termo relação ventilação/perfusão, beleza?

-Beleza, professora. Mas agora me explica, o que é exatamente essa relação ventilação/perfusão e por que a eficiência das trocas gasosas depende dessa relação?

A relação ventilação/perfusão é a relação matemática entre a ventilação (V) e a perfusão (Q). Essa letra “Q” vem de quantidade, quantidade de sangue por unidade de tempo que passa em uma determinada quantidade de tecido, por exemplo.

E aí, calculando essa relação matemática, é possível saber quando a ventilação e a perfusão tão em equilíbrio e quando tão em desequilíbrio.

Por exemplo, quando a proporção entre a ventilação e a perfusão é de 1:1, isto é, o valor da ventilação é igual ao valor da perfusão, temos uma relação V/Q igual a 1. Isso significa que esses dois processos estão em equilíbrio e as trocas gasosas podem acontecer de maneira mais eficiente, pois eu tenho a ventilação trazendo oxigênio pros alvéolos e removendo o gás carbônico ou dióxido de carbono (CO2) dos alvéolos, na mesma proporção que eu tenho a perfusão pegando o oxigênio dos alvéolos e levando pros tecidos enquanto traz o CO2 dos tecidos e deixa nos alvéolos.

Nessa relação V/Q, a concentração ou pressão parcial de oxigênio e de CO2 nos alvéolos se mantém em torno de 100 e 40 mmHg, respectivamente, e o sangue que chega com pressão parcial de 40 mmHg pro oxigênio e de 45 mmHg pro CO2 consegue se equilibrar com a pressão parcial do ar alveolar e deixar os capilares alveolares com cerca de 100 mmHg de oxigênio e 40 mmHg de CO2, que é praticamente a pressão parcial encontrada no sangue arterial de uma pessoa saudável que se encontra em pressão atmosférica ao nível do mar.

-Ah, então quer dizer que, em todos os alvéolos dos pulmões, a relação V/Q em uma pessoa saudável deve ser igual a 1, certo, professora?

Então, na verdade não. Assim como a ventilação e o fluxo sanguíneo não têm uma distribuição homogênea nos pulmões, a relação V/Q também não tem.

Presta atenção aqui. Esse gráfico mostra a variação da ventilação, do fluxo sanguíneo e da relação V/Q em uma pessoa saudável em pé ou sentada com o tronco ereto.

Como a gente já viu nos vídeos anteriores, tanto a ventilação como o fluxo sanguíneo são maiores na base e vão diminuindo em direção ao ápice dos pulmões. Porém, a variação do fluxo sanguíneo é bem maior do que a variação da ventilação.

Percebam que, na base, o aumento do fluxo sanguíneo é bem maior que o aumento da ventilação e, por isso, a relação V/Q é menor nessa região dos pulmões.

Mas conforme a gente segue em direção ao ápice dos pulmões, a diminuição do fluxo sanguíneo é bem maior que a diminuição da ventilação, até que, mais ou menos na altura do terceiro par de costelas, o fluxo sanguíneo se iguala à ventilação e a relação V/Q é igual a 1.

Porém, como o fluxo sanguíneo continua diminuindo mais do que a ventilação, a relação V/Q começa a aumentar em direção ao ápice dos pulmões, pois agora a diminuição do fluxo sanguíneo é bem maior que a diminuição da ventilação.

Portanto, a ventilação e a perfusão só estão em equilíbrio em uma pequena região dos pulmões; nas demais regiões a relação V/Q ou é menor, ou é maior que 1.

Mas e aí, como essa relação menor ou maior que 1 afeta as trocas gasosas nessas regiões dos pulmões?

Pra responder a essa pergunta, a gente pode usar como exemplo duas condições extremas que não costumam acontecer em pessoas saudáveis.

Por exemplo, se por algum motivo uma via aérea for bloqueada, o ar não consegue nem entrar e nem sair dos alvéolos e a ventilação é igual a zero. Nesse caso, se o fluxo sanguíneo não for alterado, a relação V/Q cai pra zero. E aí, como não entra mais oxigênio e nem sai CO2 nos alvéolos, o sangue só vai pegando oxigênio e só vai deixando CO2 nesses alvéolos, diminuindo a pressão parcial de oxigênio e aumentando a pressão parcial de CO2, até que a pressão parcial desses gases nos alvéolos se iguale à pressão parcial desses gases no sangue pobre em oxigênio e rico em CO2, isto é, 40 mmHg pro oxigênio e 45 mmHg pro CO2. Quando isso acontece, não ocorrem mais trocas gasosas e o sangue começa a deixar os capilares alveolares do mesmo jeito que ele entra, pobre em oxigênio e rico em CO2.

Por outro lado, se por algum motivo um vaso pulmonar for bloqueado, o sangue não consegue chegar nos capilares alveolares e a perfusão é igual a zero. Se a ventilação não for alterada, a relação V/Q sobe infinitamente, pois qualquer número dividido por zero é igual a infinito. E aí, como não tem mais fluxo sanguíneo pra pegar oxigênio e deixar CO2 nos alvéolos, a pressão parcial de oxigênio vai aumentando e a pressão parcial de CO2 vai diminuindo, até que a pressão parcial desses gases nos alvéolos se iguale à pressão parcial desses gases na atmosfera, isto é, 150 mmHg pro oxigênio e 0 mmHg pro CO2.

Esses exemplos são extremos e não costumam ser observados em pessoas saudáveis, mas eles são ótimos exemplos pra você entender que: se a ventilação diminui sem alteração da perfusão, a relação V/Q diminui e as trocas gasosas se tornam menos eficientes, e se a perfusão diminui sem alteração da ventilação, a relação V/Q aumenta e as trocas gasosas também podem se tornar menos eficientes.

Esses efeitos do desequilíbrio da relação V/Q sobre as trocas gasosas podem ser visualizados no diagrama O2-CO2.

Quando a relação V/Q é igual a 1, a pressão parcial de oxigênio fica em torno de 100 mmHg e a pressão parcial de CO2 fica em torno de 40 mmHg dentro dos alvéolos. Mas conforme a ventilação diminui, a relação V/Q diminui, a pressão parcial de oxigênio diminui e a pressão parcial de CO2 aumenta, pouco, mas aumenta dentro dos alvéolos. E conforme a perfusão diminui, a relação V/Q aumenta, a pressão parcial de oxigênio aumenta e a pressão parcial de CO2 diminui dentro dos alvéolos.

Agora, plotando as pressões parciais de oxigênio e CO2 encontradas nas diferentes regiões dos pulmões de uma pessoa saudável com o tronco ereto no diagrama O2-CO2, a gente observa que, indo mais pra base dos pulmões, como a relação V/Q é mais baixa, a pressão parcial de oxigênio fica um pouco abaixo de 100 mmHg enquanto a pressão parcial de CO2 fica um pouco acima de 40 mmHg. E, indo mais pro ápice dos pulmões, como a relação V/Q é mais alta, a pressão parcial de oxigênio fica acima de 100 mmHg enquanto a pressão parcial de CO2 fica abaixo de 40 mmHg.

E só pra você ter uma noção dessa variação das pressões parciais desses gases e da relação V/Q entre a base e o ápice dos pulmões, aqui a gente tem os valores médios encontrados nos alvéolos da base e do ápice.

Reparem que a relação V/Q na base é bem menor que 1 e no ápice é bem maior que 1, o que explica as diferenças na pressão parcial do oxigênio e do CO2 na base e no ápice.

Mas e aí, se cada região dos pulmões tem uma relação V/Q diferente gerando pressões parciais de oxigênio e CO2 diferentes, qual a eficiência das trocas gasosas nos pulmões como um todo? Ou seja, qual a concentração ou pressão parcial de oxigênio e CO2 que vai estar presente no sangue depois de ele passar pela circulação pulmonar?

Pra responder a essa pergunta, basta responder à seguinte pergunta: onde passa a maior parte do sangue da circulação pulmonar, na base ou no ápice?

É claro que é na base, porque o fluxo sanguíneo é bem maior na base do que no ápice dos pulmões, como a gente já explicou num vídeo anterior. E é por isso que a concentração ou pressão parcial do oxigênio (e do CO2, que não tá mostrado aqui na imagem) no sangue depois de passar pela circulação pulmonar, é mais próxima da pressão parcial que a gente encontra na base do que no ápice dos pulmões.

Mas, mesmo assim, percebam que a pressão parcial do oxigênio é levemente inferior aos 100 mmHg que a gente encontra nos alvéolos com relação V/Q igual a 1, ou seja, a relação V/Q total nos pulmões deve ser só um pouco menor que 1.

E, de fato, se a gente lembrar que, em um indivíduo jovem saudável do sexo masculino, a ventilação alveolar fica em torno de 4 L/minuto e o fluxo sanguíneo pulmonar fica em torno de 5 L/min, temos uma relação V/Q total igual a 0,8, o que não é muito abaixo de 1. E podemos dizer que as trocas gasosas acontecem de maneira bem eficiente nessas condições.

Mas essas trocas podem se tornar ainda mais eficientes durante o exercício físico. Pois, lembre-se de que tanto o recrutamento quanto a distensão dos vasos pulmonares no ápice dos pulmões aumentam o fluxo sanguíneo nessa região durante o exercício físico, melhorando a relação V/Q no ápice, o que pode fazer com que a relação V/Q total fique bem mais próxima de 1. Interessante, não?

Porém, doenças que causam a obstrução de vias aéreas ou obstrução de vasos pulmonares podem levar a desequilíbrios na relação V/Q, e isso pode prejudicar as trocas gasosas, causando assim alterações na pressão parcial dos gases no sangue arterial. Só que nesses casos, entram em cena alguns mecanismos ou respostas compensatórias que tentam amenizar esses desequilíbrios.

Por exemplo, quando um vaso pulmonar é totalmente obstruído, a relação V/Q nos alvéolos irrigados pelo vaso obstruído sobe infinitamente, e como não tem mais o sangue removendo o oxigênio e trazendo o CO2 pra esses alvéolos, a pressão parcial de oxigênio aumenta e a pressão parcial de CO2 diminui até se igualar aos valores encontrados no ar inspirado da atmosfera. Além disso, o fluxo sanguíneo que iria para a área obstruída é redirecionado pra áreas não obstruídas que, por terem a perfusão aumentada, têm sua relação V/Q diminuída.

E só lembrando, como não ocorrem mais trocas gasosas nos alvéolos sem perfusão, o espaço dentro desses alvéolos é chamado de espaço morto alveolar que, somado ao espaço morto anatômico, forma o que a gente chama de espaço morto fisiológico que a gente já explicou em um vídeo anterior.

Esse espaço morto alveolar é como se fosse um desperdício da ventilação porque não serve mais pras trocas gasosas; e aí, como uma resposta compensatória, as vias aéreas que levam o ar pra esses alvéolos sofrem constrição pra diminuir a ventilação, diminuindo assim o “desperdício” de ventilação nesses alvéolos.

O mecanismo envolvido nessa constrição das vias aéreas afetadas ainda não está muito bem esclarecido, mas parece ser causado principalmente pela diminuição da concentração ou da pressão parcial de CO2, que causa um aumento do pH, que causa a contração da musculatura lisa dessas vias aéreas. E aí, a maior parte do ar que iria pros alvéolos sem perfusão acaba sendo redirecionada pros alvéolos que tão recebendo o sangue redirecionado, e isso acaba recuperando um pouco a relação V/Q pra mais próximo do normal.

Essa resposta compensatória de redirecionar o ar pros alvéolos vizinhos que não foram afetados pela obstrução do vaso funciona bem se a área afetada for pequena. Caso contrário, se a área afetada for grande, perde-se muita área de trocas gasosas, e o sangue pode não ser oxigenado o suficiente, o que prejudicaria a distribuição de oxigênio pros tecidos do corpo.

E quando temos uma obstrução total de uma via aérea, como poderia acontecer, por exemplo, se um amendoim fosse pelo caminho errado e ficasse preso em um bronquíolo, a relação V/Q cai pra zero nos alvéolos desse bronquíolo, e como o fluxo sanguíneo desses alvéolos continua, o sangue continua removendo o oxigênio e trazendo o CO2 pra esses alvéolos, e a pressão parcial de oxigênio vai diminuindo enquanto a pressão parcial de CO2 vai aumentando, até que se iguale aos valores encontrados no sangue que vem chegando. A partir daí, não ocorrem mais trocas gasosas. Além disso, o ar que iria pra área obstruída é redirecionado pra áreas não obstruídas que, por terem a ventilação aumentada, têm sua relação V/Q aumentada.

Ah, e só lembrando: como não ocorrem mais trocas gasosas, o sangue que passa pelos alvéolos sem ventilação sai sem alteração na pressão parcial do oxigênio e do CO2, ou seja, o sangue continua pobre em oxigênio e rico em CO2 (o sangue continua venoso), e vai se misturar com o sangue rico em oxigênio e pobre em CO2 (o sangue arterial) que passou pelos demais alvéolos ventilados.

Temos aqui um tipo de desvio ou shunt, pois é como se o sangue venoso fosse desviado do lado direito do coração diretamente pro lado esquerdo do coração sem ser ventilado nos pulmões. O resultado disso é que o sangue venoso acaba se misturando com o sangue arterial, diminuindo a concentração ou a pressão parcial de oxigênio no sangue arterial, prejudicando assim a distribuição de oxigênio pros tecidos do corpo.

Esse shunt é como se fosse um “desperdício” da perfusão porque não serve mais pras trocas gasosas, e aí, como uma resposta compensatória, os vasos pulmonares que levam o sangue pros alvéolos não ventilados sofrem vasoconstrição, diminuindo assim o fluxo sanguíneo nesses alvéolos não ventilados.

Essa vasoconstrição parece ser causada principalmente pela diminuição da concentração ou da pressão parcial de oxigênio, que causa a contração da musculatura lisa dos vasos pulmonares, diferente do que acontece nos vasos sistêmicos, que a gente falou num vídeo anterior.

Nos vasos sistêmicos, a diminuição da pressão parcial de oxigênio causa vasodilatação em vez de vasoconstrição, lembre-se disso.

E aí, com essa vasoconstrição, o sangue que iria pros alvéolos não ventilados é redirecionado pros alvéolos ventilados, que também recebem o redirecionamento do ar que iria pras vias obstruídas, e isso acaba recuperando um pouco a relação V/Q pra mais próximo do normal.

E de novo, essa vasoconstrição que redireciona o sangue pros alvéolos vizinhos que não foram afetados pela obstrução da via aérea funciona bem se a área afetada for pequena. Caso contrário, perde-se muita área de trocas gasosas, o sangue pode não ser oxigenado o suficiente, o que prejudicaria a distribuição de oxigênio pros tecidos do corpo.

Bom, então, resumindo tudo o que a gente viu nesse vídeo, lembre-se de que:

• A relação ventilação/perfusão ou relação V/Q é a relação matemática entre a ventilação e a perfusão.

• Pra uma boa eficiência das trocas gasosas, é importante ter uma relação V/Q mais próxima de 1.

• Nos pulmões de uma pessoa com o tronco ereto, a relação V/Q não é igual em todas as regiões dos pulmões; na verdade, essa relação é menor na base que tem mais perfusão do que ventilação e maior no ápice que tem mais ventilação do que perfusão.

• A relação V/Q total nos pulmões de pessoas saudáveis, em repouso, é apenas um pouco menor que 1.

• A diminuição da perfusão, como ocorre, por exemplo, em uma obstrução de um vaso pulmonar, aumenta a relação V/Q, aumenta a pressão parcial de oxigênio e diminui a pressão parcial de CO2 nos alvéolos, o que leva a uma resposta compensatória que diminui a ventilação nos alvéolos afetados pra amenizar as alterações na relação V/Q.

• A diminuição da ventilação, como ocorre, por exemplo, em uma obstrução das vias aéreas, diminui a relação V/Q, diminui a pressão parcial de oxigênio e aumenta a pressão parcial de CO2 nos alvéolos, o que leva a uma resposta compensatória que diminui a perfusão nos alvéolos afetados pra amenizar as alterações na relação V/Q.

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A gente se vê num próximo vídeo, abraço!

Sobre a autora

Mirian Ayumi Kurauti é apaixonada pela fisiologia humana, com uma trajetória acadêmica admirável. Ela se formou em Biomedicina pela Universidade Estadual de Londrina (UEL), fez mestrado e doutorado em Biologia Funcional e Molecular com ênfase em Fisiologia na Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), e ainda atuou como pesquisadora de pós-doutorado na mesma instituição. Além disso, já lecionou fisiologia humana na Universidade Estadual de Maringá (UEM) e biologia celular na UEL. A sua última experiência como professora de fisiologia humana foi na Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR). Fundadora da MK Educação Digital Ltda (MK Fisiologia), atualmente, Mirian é a mente criativa por trás de todos os conteúdos publicados nas redes sociais da empresa.

Apaixonada pela docência, Mirian adora dar aulas de fisiologia humana, mas de um jeito mais descontraído e se diverte muito ensinando. Ela está sempre buscando aprender algo novo não só sobre fisiologia, mas sobre qualquer coisa sobre a vida, o universo e tudo mais. Por isso, é uma consumidora compulsiva de conteúdos de divulgadores científicos. Nas horas vagas, você pode encontrá-la na piscina, treinando e participando de competições de natação. Para Mirian, a vida só tem graça, se ela tiver desafios a serem superados. Hoje, o seu maior desafio é ajudar o maior número de estudantes a entender de verdade a fisiologia humana, principalmente através de suas videoaulas publicadas no canal do YouTube MK Fisiologia.

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