Farmacologia dos anestésicos gerais

Farmacologia dos anestésicos gerais

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do tempo necessário para o equilíbrio das pressões parciais do anestésico nos tecidos com a pressão parcial inspirada do anestésico.

Equilíbrio Local

Durante a anestesia geral, o paciente respira, espontaneamente ou através de um ventilador, um anestésico ou uma mistura de anestésicos junto com oxigênio e/ou ar normal. Quando o gás anestésico chega aos alvéolos, deve difundir-se através do epitélio respiratório para o leito capilar alveolar. De acordo com a lei de Fick, a taxa de difusão do gás através de uma lâmina de tecido segundo seu gradiente de pressão parcial é proporcional à área do tecido e à diferença de pressão parcial entre os dois lados e inversamente proporcional à espessura da lâmina:

onde D = constante de difusão; A = área de superfície; l = espessura; P = diferença de pressão parcial.

Um princípio evidente a partir da Lei de Fick é que o equilíbrio da pressão parcial do gás, e não sua concentração, determina a forma de equilíbrio através de uma lâmina. Assim, em equilíbrio (isto é, quando a taxa final de difusão é igual a zero), a pressão parcial nos dois compartimentos é igual, embora a concentração nos dois compartimentos possa ser diferente.

Com sua enorme área de superfície alveolar ( 75 m2, ou quase metade de uma quadra de tênis) e epitélio fino ( 0,3 μm, que é menor do que 1/20 do diâmetro de uma hemácia), o pulmão otimiza a velocidade de difusão do gás. Conseqüentemente, a pressão parcial alveolar Palv e a pressão parcial arterial sistêmica Part são quase sempre iguais. (Em indivíduos normais, pequenos graus de transferência fisiológica mantêm a Part um pouco abai- xo da Palv.) Usando os pulmões como sistema de absorção dos anestésicos inalatórios, os anestesiologistas tiram vantagem do sistema usado pelo corpo para absorção de oxigênio.

Da mesma forma, os leitos capilares teciduais desenvolveram-se para distribuir oxigênio rapidamente para todas as células do corpo. As distâncias entre as arteríolas são pequenas, e as vias de difusão são da ordem de uma célula de diâmetro. Conseqüentemente, a pressão parcial arterial de um anestésico geral pode equilibrar-se completamente com os tecidos no

2 | Capítulo Quinze tempo necessário para que o sangue atravesse o leito capilar. Da mesma forma, a pressão parcial nas vênulas pós-capilares

Pvênula é igual à pressão parcial no tecido Ptecido. Outra forma de enunciar a conclusão acima é que a transferência de anestésico nos pulmões e nos tecidos é limitada pela perfusão, e não pela difusão. Como a perfusão limita a taxa, o aumento da taxa de difusão (por ex., usando um anestésico de menor peso molecular) não aumentará, por si só, a taxa de indução da anestesia.

Equilíbrio Global

Se um anestésico for inspirado por um período suficiente, haverá equilíbrio com a mesma pressão parcial (igual à PI) em todos os compartimentos do corpo. Esse equilíbrio global pode ser dividido em uma série de equilíbrios de pressão parcial entre cada compartimento sucessivo e o influxo de anestésico. No caso dos tecidos, o fluxo que chega é o fluxo sangüíneo arterial, com pressão parcial quase igual à Palv. No caso dos alvéolos, o fluxo de chegada é a ventilação alveolar com pressão parcial PI. A constante de tempo descreve a velocidade com que a pressão parcial em um compartimento aproxima-se da pressão no fluxo de entrada. Especificamente, é o tempo necessário para que se alcance 63% do equilíbrio. A constante de tempo é conveniente porque pode ser calculada dividindo-se a capacidade volumétrica do compartimento (em relação ao meio de distribuição; ver adiante) pela taxa de fluxo. Em outras palavras, quando um volume de fluxo igual à capacidade de um compartimento atravessou aquele compartimento, a pressão parcial do anestésico no compartimento (isto é, nos tecidos ou alvéolos) será correspondente a 63% da pressão parcial no fluxo de entrada (isto é, no fluxo sangüíneo arterial ou ventilação alveolar, respectivamente). O equilíbrio é de 95% após três constantes de tempo.

= Capacidade Volumétrica/Taxa de Fluxo Equação 15.3

Essas equações descrevem o que deve ter sentido intuitivo: o equilíbrio entre a pressão parcial do compartimento e o fluxo de entrada ocorre mais rapidamente (isto é, a constante de tempo é menor) quando o influxo é maior ou quando a capacidade do compartimento é menor.

Para simplificar, o modelo de absorção e distribuição de anestésico organiza os tecidos do corpo em grupos com base em características semelhantes. Cada grupo pode ser comparado a um recipiente que tem uma capacidade específica para anestésico e um nível específico de fluxo sangüíneo que distribui o anestésico. Uma aproximação adequada reúne os tecidos em três compartimentos principais que são perfundidos em paralelo (Fig. 15.4). O grupo ricamente vascularizado (GRV), formado pelo SNC e pelas vísceras, tem baixa capacidade e alto fluxo. O grupo muscular (GM), formado pelos músculos e pela pele, tem alta capacidade e fluxo moderado. O grupo adiposo (GA) tem capacidade muito alta e baixo fluxo. (Há um quarto grupo, o grupo pouco vascularizado [GPV], formado por ossos, cartilagens e ligamentos, cujo fluxo e capacidade são desprezíveis e cuja omissão não afeta muito o modelo.)

A taxa de aumento da pressão parcial no GRV (PGRV) é muito importante porque esse grupo inclui o SNC. O equilíbrio geral da PGRV com a pressão parcial inspirada ocorre em duas etapas, e qualquer uma delas pode limitar a taxa. Primeiro, há equilíbrio das pressões alveolar e parcial inspirada (Palv iguala-se à PI, ou

Palv → PI). Na segunda etapa, a PGRV (e especificamente PSNC) equilibra-se com a pressão parcial arterial (que é basicamente igual à pressão parcial alveolar) (PGRV → Part). A discussão agora analisará a constante de tempo para cada uma dessas etapas e definirá as condições em que uma ou outra limita a taxa.

Equilíbrio entre a Pressão Parcial Alveolar e a Pressão Parcial Inspirada

O equilíbrio entre a Palv e a PI é conceitualmente a primeira etapa do equilíbrio da PGRV com a PI. Durante a indução da anestesia, a PGRV nunca pode ser maior do que a Palv; se a Palv aumentar lentamente, o mesmo deve ocorrer com a PGRV.

Para calcular a constante de tempo para a aproximação de Palv à PI, {Palv → PI}, é preciso definir a taxa de fluxo e a capacidade volumétrica. O meio de administração é o gás livre que chega através das vias aéreas, e o compartimento é formado pelo pulmão e alvéolos. A capacidade volumétrica é simplesmente o volume de gás que permanece nos pulmões após expiração normal ou a capacidade residual funcional (CRF, em geral 3 L em um adulto médio). Suponha inicialmente que o único componente da taxa de fluxo seja a freqüência de ventilação alveolar, que administra o anestésico (Valv = {Volume Corrente – Espaço

Morto} Freqüência Respiratória; em um adulto médio, Valv = {0,5 L – 0,125 L} 16 min–1 6 L/min). Então, como

{Palv → PI} = CRF/Valv Equação 15.5 um valor típico de {Palv → PI} é 3 L/6 L/min, ou 0,5 min — seja qual for o gás específico inalado. Em crianças, tanto o aumento da taxa de ventilação alveolar quanto a diminuição da CRF (pulmões menores) tendem a reduzir a constante de tempo e acelerar o equilíbrio entre a pressão parcial alveolar e a pressão parcial inspirada.

A suposição até esse ponto foi de que não há absorção de anestésico pela corrente sangüínea, como ocorreria se a solubilidade do anestésico no sangue fosse igual a zero. Na prática, ao mesmo tempo em que o anestésico é levado aos alvéolos pela ventilação alveolar, também é removido dos alvéolos por difusão para a corrente sangüínea. O equilíbrio entre administração e retirada é análogo ao acréscimo de água a um balde furado (Fig. 15.5). O nível de água no balde (que representa a pressão parcial alveolar) é determinado pela taxa de acréscimo de água (ventilação-minuto) e pelo tamanho do furo (a velocidade de absorção do anestésico pela corrente sangüínea). O aumento da administração de anestésico (por exemplo, mediante elevação da freqüência ventilatória ou da pressão parcial inspirada) aumenta a pressão parcial alveolar do gás, assim como o acréscimo mais rápido de água aumenta o nível de água no balde. Ao contrário, o aumento da remoção do anestésico (por exemplo, aumentando a taxa de perfusão ou usando um anestésico mais solúvel no sangue) diminui a pressão parcial alveolar do gás; isso é análogo ao aumento do vazamento no balde. Assim, a absorção de anestésico nos alvéolos pela corrente sangüínea é um componente negativo para o fluxo (isto é, um fluxo de saída dos pulmões), o que torna a constante de tempo maior do que o caso teórico em que

{Palv → PI} é igual à CRF dividida pela Valv. A magnitude do aumento da constante de tempo em com- paração com o caso limitante depende da taxa de absorção do anestésico pelo sangue, sendo a maior {Palv → PI} resultante da maior absorção. Caso se conheça o débito cardíaco (isto é, o volume de sangue bombeado pelo coração em um minuto) e o

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Palv

% DébitocardíacoGrupotecidual% PesocorporalCap. vol. para N2O à

Palv = 0,8 atm

Cap. vol. para halotano

Palv = 0,8 atm

GRV: encéfalo, fígado, rins

GM: músculo, pele GA: gordura

GPV: osso, cartilagem, ligamentos

2,6 L

16 L 12 L

7,0 L

0,30 L

3,0 L 17 L

1,3 L

Part à

Fig. 15.4 Distribuição do débito cardíaco e da capacidade volumétrica para anestésicos gerais entre os principais compartimentos teciduais. Os tecidos do corpo podem ser divididos em quatro grupos de acordo com o nível de perfusão e a capacidade de absorver o anestésico. Estes incluem o Grupo Ricamente Vascularizado (GRV), o Grupo Muscular (GM), o Grupo Adiposo (GA) e o Grupo Pouco Vascularizado (GPV). (Em geral, a contribuição do GPV é ignorada na maioria dos modelos farmacocinéticos de anestesia.) O GRV, que contém os órgãos internos, inclusive o encéfalo, representa uma pequena percentagem do peso corporal total (9%), tem a menor capacidade para anestésico e recebe a maior parte do débito cardíaco (75%). A alta perfusão e a baixa capacidade permitem o rápido equilíbrio entre a P e a P. Além disso, o GRV é o que mais contribui para a pressão parcial do retorno venoso misto P, que é igual a (0,75 P + 0,18 P + 0,055 P + 0,015 P).

valor da diferença instantânea entre a pressão parcial na artéria pulmonar (que é igual à pressão parcial sistêmica do retorno venoso misto, PRVM) e a pressão parcial venosa pulmonar (que é igual à pressão parcial arterial sistêmica, Part), pode-se calcular a taxa de absorção de um gás nos alvéolos:

onde DC = débito cardíaco em litros de sangue por minuto. A Equação 15.7 é deduzida da Equação 15.6 porque a concentra- ção de anestésico [A]sangue é igual a (sangue/gás) Psangue (ver Boxe 15.2):

Taxa de absorção = ([A]art – [A]RVM) DC Equação 15.7

Se algum componente dessas equações aproximar-se de zero, a taxa de absorção torna-se pequena e a administração de anes- tésico por ventilação aproxima a pressão parcial alveolar da pressão parcial inspirada. Em outras palavras, o equilíbrio entre a pressão parcial alveolar e a pressão parcial inspirada é mais rápido (isto é, {Palv → PI} é menor) quando há menor solubilidade do anestésico no sangue [menor (sangue/gás)], menor débito cardíaco ou menor diferença entre a pressão parcial arterial ( alveolar) e venosa.

Equilíbrio entre a Pressão Parcial nos Tecidos e a Pressão Parcial Alveolar

Além do equilíbrio entre a Palv e a PI, deve haver equilíbrio entre a Ptecido e a Part (que é quase igual à Palv) para que haja equilí- brio entre a Ptecido e a PI. As alterações da Palv são transmitidas rapidamente às arteríolas sistêmicas, porque o equilíbrio através do epitélio pulmonar é rápido e o tempo de circulação das veias pulmonares até os capilares teciduais costuma ser menor do que 10 segundos. Assim, a constante de tempo para o equilíbrio

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entre Ptecido e Palv pode ser aproximada como a constante de tempo para o equilíbrio entre Ptecido e Part. Para calcular a cons- tante de tempo {Ptecidual → Part}, é preciso definir a capacidade do compartimento e a taxa de fluxo do meio de administração.

A taxa de fluxo é simplesmente a taxa de perfusão sangüínea do tecido. É preciso lembrar que a capacidade é uma capacidade volumétrica relativa ao meio de administração. Especificamente, a capacidade é o volume de que o tecido necessitaria para conter todo seu gás se a solubilidade do gás no tecido fosse igual àquela no sangue. (Essa definição é semelhante à do volume de distribuição de um fármaco; ver Cap. 3):

Capacidade Volumétrica Relativa do Tecido = ([A]tecido Voltecido)/[A]sangue Equação 15.8 onde Voltecido é o volume de tecido. A Equação 15.9 é deduzida da Equação 15.8 porque [A]tecido/[A]sangue em equilíbrio é igual a (tecido/sangue) (ver Boxe 15.2):

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