Textos Básicos de Bioquímica Clínica - V Hial, R Gomes, L Teodoro, J Lopes

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TEXTOS BÁSICOS DE BIOQUÍMICA CLÍNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Valdemar Hial 
 Professor Emérito da Universidade Federal do Triângulo Mineiro 
 
José Duarte M. Lopes 
Professor Assistente de Bioquímica, Departamento de Ciências Biológicas, 
Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, MG. 
 
Lívia V. L. Teodoro 
Professora Adjunta de Bioquímica, Departamento de Ciências Biológicas, 
Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, MG. 
 
Roseli A. S. Gomes 
Professora Titular de Bioquímica, Departamento de Ciências Biológicas, 
Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, MG. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1a Edição 
Uberaba — 2008 
Responsabilidade Editorial 
Valdemar Hial 
 
 
Criação, Diagramação e Arte-final 
Renata Cristina Oliveira Silva 
 
 
Capa 
Gilnei Fernandes Gouveia 
 
 
Equipe de Revisores 
Andréa de Castro Ralize 
Maria do Carmo Salge 
Vilma Martins B. L. dos Santos 
 
 
Impressão e acabamento 
Editora e Gráfica Cenecista Dr. José Ferreira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FICHA CATALOGRÁFICA 
 
 
HiAL, Valdemar 
Textos básicos de bioquímica clínica / Valdemar Hial - Uberaba, MG 
244p. ; 19,3x27,3cm. 
 
ISBN978-85-908340-0-7 
 
 
1. Medicina 2. Bioquímica 
i. HiAL, Valdemar II. Título 
 
 
CDD-610 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apresentação 
 
 
 
 
 
 
Este livro resultou das aulas que, durante muitos anos, ministramos aos 
alunos de Medicina e áreas afins. Devido à dificuldade que tivemos em encontrar 
uma literatura que contemplasse os objetivos do nosso curso de Bioquímica 
Clínica, escrevíamos os capítulos e distribuíamos aos nossos alunos. Este livro, 
portanto, representa a reunião daqueles capítulos os quais denominamos Textos 
Básicos de Bioquímica Clínica. 
Para uma melhor compreensão dos conhecimentos inter-relacionados, 
dividimos o livro em quatro partes. Na primeira, mostramos o transporte de 
gases, os mecanismos homeostásicos ácido-base e hidroeletrolíticos e a função 
renal. Na segunda, mostramos a regulação hormonal do metabolismo, as 
inter-relações metabólicas dos tecidos e órgãos e os aspectos moleculares da 
doença. Na terceira parte, incluímos as proteínas plasmáticas, as lipoproteínas, 
as enzimas de interesse clínico, a coagulação sangüínea e a bioquímica do 
eritrócito. Finalmente, na quarta parte, incluímos a bioquímica da digestão e 
da absorção, a função hepática, com ênfase ao metabolismo da bilirrubina, e 
uma abordagem das necessidades qualitativa e quantitativa de nutrientes. 
Não tivemos a intenção de esgotar assuntos, mas de enfatizar a premissa 
de que toda atividade biológica é o resultado de reações bioquímicas, e que, em 
cada doença, existe um defeito bioquímico subjacente. 
Os autores 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conteúdo 
 
 
 
Parte I 
 
 
Transporte de Gases ................................................................. 03 
Homeostase Ácido-Base ................................................................. 13 
Homeostase Hidroeletrolítica ................................................................. 23 
Função Renal ................................................................. 32 
 
 
 
Parte II 
 
 
Regulação Hormonal do Metabolismo .............................................. 53 
Inter-relações Metabólicas dos Tecidos .............................................. 90 
Aspectos Moleculares da Doença .............................................. 108 
 
 
 
Parte III 
 
 
Proteínas Plasmáticas ................................................................ 129 
Lipoproteínas Plasmáticas ................................................................ 137 
Enzimologia Clínica ................................................................ 150 
Coagulação Sangüínea ................................................................ 160 
Bioquímica do Eritrócito ................................................................ 167 
 
 
 
Parte IV 
 
 
Digestão e Absorção no Trato Gastrintestinal ....................................... 187 
Função Hepática ....................................... 197 
Elementos de Nutrição ....................................... 215 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRANSPORTE DE GASES 
HOMEOSTASE ÁCIDO-BASE 
HOMEOSTASE 
HIDROELETROLÍTICA 
FUNÇÃO RENAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PARTE I 
 
 
 
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 TRANSPORTE DE GASES 
 
1. Introdução 
 
O metabolismo nos mamíferos é possível graças à existência de um mecanismo que assegura 
um constante aporte de O
2 
e remoção do CO
2
. Pela ação da hemoglobina, o O
2 
é retirado do ar 
e levado, em questão de segundos, às partes mais remotas do organismo, numa pressão apenas 
ligeiramente inferior àquela que apresentava na atmosfera. O CO
2 
produzido diariamente pelos 
tecidos transforma-se em H
2
CO
3 
numa quantidade equivalente a 2L de HCl concentrado; todo 
esse ácido jorra dos tecidos, passa pelo sangue e deixa o organismo através dos pulmões, alterando 
o pH sangüíneo em apenas centésimos de unidade de pH. 
 
2. Os gases respiratórios 
 
 
O ar atmosférico contém 79% de N
2
; 20,95% de O ; 0,04% de CO
2 
e 0,5% de água. Em uma 
mistura de gases como o ar, cada gás exerce sua própria pressão parcial. Por exemplo, a pressão 
parcial do O
2 
ao nível do mar será 20,95% da pressão total de 760 mmHg, ou seja, 158,2 mmHg 
(Tabela 1). Entretanto, após ter sido inspirado, ao atingir os alvéolos, o ar está saturado com água 
na forma de vapor. Como o vapor de água tem massa, ele ocupa espaço, e a pressão nos pulmões 
no final da inspiração permanece, contudo, igual à pressão atmosférica(760 mmHg). Segue-se 
que as pressões parciais dos outros componentes do ar inspirado deverão estar proporcionalmente 
reduzidas. 
 
Tabela 1 – Composição dos gases respiratórios 
 
Ar inspirado Ar alveolar Ar expirado 
 
 mm Hg vol % mm Hg vol % mm Hg vol % 
O2 158,2 20,95 101,2 14,0 116,2 16,1 
CO2 0,3 0,04 40,0 5,6 28,5 4,5 
N2 596,5 79,0 571,8 80,0 568,3 79,2 
H2O 5,0 47,0 47,0 
Total: 760,0 99,9 760,0 99,6 760,0 99,8 
 
A quantidade de um gás dissolvido em um líquido é dependente da: (1) pressão parcial do gás 
e (2) da solubilidade do gás no líquido em determinada temperatura. Mais especificamente, em 
condição de equilíbrio, o volume de um gás dissolvido em um determinado líquido, a uma dada 
pressão parcial é: 
 
 
C = kp 
 
 
em que C representa mililitros de gás por mililitro de solvente, p é a pressão parcial (em mmHg) 
do gás na fase gasosa, e k é o coeficiente de absorção de Bunsen,uma constante para um dado gás, 
num dado solvente, a uma dada temperatura. Os valores de k para os gases respiratórios importantes 
estão na Tabela 2, que também mostra o efeito da temperatura na solubilidade desses gases. 
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Tabela 2 – Coeficientes de absorção dos gases respiratórios 
 
Temperatura (°C) O2 CO2 N2 
Água: 
0 0,049 1,71 0,024 
20 0,031 0,87 0,016 
40 0,023 0,53 0,012 
Plasma: 
38 0,024 0,510 0,012 
 
Nota: Os valores são mililitros de gás (medidos nas CNTP) dissolvidos em 1 mL do solvente 
indicado, quando o mesmo está em equilíbrio com determinado gás a 760 mmHg. 
A velocidade de difusão de um gás em um líquido (ou em um tecido) é diretamente proporcional 
ao seu coeficiente de absorção, à diferença de pressão parcial do gás nas fases gasosa e líquida e ao 
peso molecular do gás. 
 
 
3. Trocas Gasosas 
 
Como a pressão parcial do O
2 
é de aproximadamente 100 mmHg no ar alveolar e de apenas 
50 mmHg ou menos no sangue venoso, existe um gradiente de concentração, e o O
2 
difunde-se 
através da parede do capilar alveolar. Com o fluxo de sangue, o O
2 
do gás alveolar e do sangue 
arterial quase se equilibram; a pO
2 
(pressão arterial de O
2
) do sangue arterial, no homem em 
repouso,é igual a 100 mmHg, sendo de 95 mmHg durante um exercício intenso. Esse O
2 
é então 
transportado no sangue combinado com a hemoglobina das hemácias e, em quantidade muito 
pequena, dissolvido no plasma. 
Devido à sua baixa solubilidade, apenas 0,3 mL de O 
2 
são transportadas por 100 mL de plasma, 
quantidade que não satisfaz às necessidades metabólicas do organismo, mesmo com um débito 
cardíaco consideravelmente aumentado. Contudo, como cada grama de hemoglobina se combina 
com 1,34 mL de O
2 
e o sangue normal contém cerca de 15g de hemoglobina/100 mL, o sangue 
completamente oxigenado pode conter até 70 vezes mais O 
2 
que o dissolvido no plasma. 
Nos tecidos, a pressão parcial de O
2 
é de cerca de 30 mmHg o que faz com que o O
2 
que a eles 
chega com uma pO
2 
de 100 mmHg passe do sangue para os tecidos. 
A pressão parcial de CO
2 
(pCO
2
) no sangue arterial é de 40 mmHg e nos tecidos é de cerca de 
60 mmHg. Devido a esta diferença de pressão parcial, o CO
2 
passa dos tecidos ao sangue, sendo 
transportado até os pulmões. Como a pCO
2 
do ar alveolar é de 40 mmHg, o CO
2 
passa do sangue 
venoso para os alvéolos pulmonares, de onde é expirado (Figura 1). 
Para que haja passagem de O
2 
dos alvéolos para o sangue venoso e do sangue arterial para os 
tecidos, deve haver uma diferença de pO 
2 maior que a necessária para fazer com que o CO2 passe 
dos tecidos para o sangue venoso para os alvéolos. Tal fato é devido à maior difusibilidade do CO
2
 
em relação ao O
2
. 
 
 
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Figura 1 – Relações de pressão e direção dos fluxos de O
2 
e CO
2 
entre tecidos, sangue, pulmões 
e atmosfera (Fonte: Cantarow e Schepartz, Bioquímica, 4ª Edição, 1973). 
 
 
 
Células 
 
 
O2 = 20 mmHg O2 = 100 mmHg 
CO2 = 60 mmHg CO2 = 40 mmHg 
 
Sangue 
arterial 
 
 
Sangue 
venoso 
 
O2 = 40 mmHg 
CO2 = 46 mmHg 
Ar alveolar 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O2 = 101 mmHg 
CO2 = 40 mmHg 
 
 
O2 = 115 mmHg 
CO2 = 31 mmHg 
 
 
Ar 
expirado 
 
 
Ar 
atmosférico 
 
O2 = 158 mmHg 
CO2 = 0,3 mmHg 
 
As trocas gasosas se dão por difusão simples, às custas de diferenças de pressões parciais. 
 
 
4. O ciclo respiratório 
 
 
4.1. Combinação da hemoglobina com o oxigênio 
 
A principal característica da hemoglobina é a sua capacidade de se combinar reversivelmente 
com o O
2
. A ferroporfirina e muitos de seus hemocromógenos podem também ligar-se ao oxigênio 
e, nesses casos, o Fe2+ é rapidamente oxidado a Fe3+, ao passo que, na hemoglobina, ele se mantém 
no estado ferroso (Fe2+). Tal comportamento peculiar da hemoglobina deve-se ao fato de grande 
parte do heme estar alojado no interior de um ambiente hidrofóbico, de constante dielétrica 
relativamente baixa; tal região da porção globina é por vezes denominada “bolsão do heme”. 
Portanto, parte da estrutura da própria hemoglobina é utilizada para inibir a oxidação do Fe2+ 
pelo oxigênio ligado à molécula. Existem alguns tipos mutantes de hemoglobina, nos quais, por 
substituição de aminoácidos importantes na manutenção da estrutura do bolsão do heme, o ferro 
do heme encontra-se desprotegido contra a oxidação, podendo ser encontrado na forma de Fe3+, 
o qual tem baixa afinidade pelo O . A hemoglobina com Fe3+ é denominada metemoglobina. 
2 
Mesmo na hemoglobina normal, o ferro se oxida lentamente, porém de forma significativa, e, por 
isso, os eritrócitos necessitam de um mecanismo para restaurar a condição do Fe2+. Este mecanismo 
envolve a NADH-citocromo b5-redutase. 
Outra importantíssima propriedade da hemoglobina é o fato de o ferro do heme estar em 
coordenação quíntupla, com quatro ligações dirigidas aos nitrogênios pirrólicos e uma ao grupo 
imidazólico da histidina 92 ou 87 (os números indicam a posição do resíduo na seqüência da cadeia 
protéica) da globina; a sexta posição está vazia. Assim, o O 
2 
pode combinar-se rapidamente com 
o ferro sem ter que deslocar outro ligante, que no caso da metemoglobina é a água (Figura 2). 
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Figura 2 – Estrutura do Heme em ligação com nitrogênio do anel imidazólico da Histidina e o 
O
2
. 
 
 
 
 
 
H C 
 
 
His 
CH 
CH 
H 
C 
 
N N CH 
 
2 
HC Fe CH 
 
N N 
H C 
CH 
C 
H 
 
 
HOOC 
 
COOH 
 
 
 
Uma das características peculiares da combinação do O
2 
com a hemoglobina é a interação 
cooperativa entre os sítios de ligação do heme, freqüentemente denominada interação heme-heme. 
Apesar de não haver nenhum contato físico direto entre os quatro grupos heme, a cooperatividade 
da ligação do O
2 
reflete-se no fato de que, durante a oxigenação da hemoglobina, a adição das 
moléculas de O
2 
torna-se crescentemente mais fácil, isto é, a adição da 2a molécula de O
2 
é mais 
fácil que a primeira, a 3a mais fácil que a 2a e a 4a mais fácil que a 3a. 
É útil analisar em primeiro lugar a ligação do O
2 
com a mioglobina, uma hemeproteína 
monomérica encontrada no tecido muscular. A relação entre pO
2 
e a formação de oximioglobina 
(MbO
2
) pode ser vista na Figura 3. 
 
 
100 
 
 
 
 
50 
 
 
 
 
0 
 
0 50 100 
pO2,mmHg 
 
Figura 3. Oxigenação da mioglobina em função da tensão de O
2
. 
 
A curva apresentada é uma hipérbole retangular, de acordo com a lei de ação das massas para a 
dissociação da oximioglobina, formulada como: 
 
 
MbO
2 
Mb+ O
2
. 
 
 
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2 
Em contraste, a curva de dissociação da oxiemoglobina ( HbO
2
) do sangue humano normal 
ou do sangue de muitas outras espécies é sigmoidal (Figura 4). A curva sigmoidal indica que a 
presença de O
2 
em um dos grupos heme da hemoglobina possui um efeito sobre as constantes de 
dissociação dos outros grupos heme da mesma molécula, efeito que, pela forma da curva, deve ser 
mais intenso para a quarta dissociação. Em condições fisiológicas, a diferença na afinidade da Hb 
(desoxiemoglobina) e da HbO
2 
(totalmente oxigenada) pelo O
2 
é de cerca de 500 vezes, indicando 
que, à medida que as primeiras moléculas de O
2 
são fixadas, a hemoglobina parcialmente saturada 
aumenta a sua afinidade pelo O
2
. 
O caráter sigmoidal da curva de dissociação da HbO
2 
tem grande significado fisiológico, como 
se vê na Figura 4, visto que a saturação da hemoglobina é afetada pela pO
2 
numa larga faixa de 
pressão (20-30mmHg), sendo a hemoglobina do sangue arterial quase que totalmente saturada com 
uma pO
2 
inferior à normal do sangue arterial (100 mmHg). As curvas sigmoidais são encontradas 
apenas em algumas formas multiméricas de proteínas respiratórias. 
 
 
4.1.1. Fatores que influenciam a combinação da hemoglobina com o O 
2 
 
4.1.1.1. Influência da 
pCO 
e do pH: o efeito Bohr 
 
O equilíbrio do sistema Hb-HbO
2 
é alterado variando-se a pCO
2 
do meio que circunda a 
hemácia, fenômeno conhecido como efeito Bohr. Este efeito pode ser também atribuído à variação 
de pH ocasionada por uma mudança na pCO
2
. O CO
2 
altera a concentração de H+ porque é 
+ 
rapidamente hidratado nos eritrócitos, produzindo H
2
CO
3 
que se dissocia em H e HCO 
 
CO + H
2
O H
2
CO
3 H
+ + HCO − 
 
A oxigenação da hemoglobina resulta em alteração do pKa aparente de alguns grupos ácidos 
da mesma, de 7,71 a 6,17; por conseguinte, a HbO
2 
atua como ácido mais forte do que a Hb 
(hemoglobina reduzida). Assim, a reação reversível que descreve o efeito Bohr pode ser representada 
esquematicamente da seguinte maneira: 
 
HHb+ + O 
 
HbO
2
 + H+ (2) 
 
A relação não é estequiométrica: cerca de 0,7 moles de H+ são liberados para cada equivalente 
de O 
2 
ligado. 
O efeito Bohr possui considerável importância fisiológica. À medida que o sangue arterialbanha 
os tecidos, o CO
2 
difunde-se para os eritrócitos, é hidratado, o H
2
CO
3 
produzido se dissocia em − + , fazendo 
HCO
3
 e H , e esta dissociação reduz potencialmente o pH e afinidade da Hb pelo O 2 
com que a reação (2) fique deslocada para a esquerda. Nos pulmões, a perda de CO
2
, que eleva 
potencialmente o pH, aumenta a afinidade da Hb pelo O
2
, permitindo, desse modo, a saturação 
da Hb com o O
2 
em pO
2 
mais baixa. 
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Figura 4 – Curva de saturação da hemoglobina em diferentes tensões de CO
2
 
 
 
 
 
 
pCO2 = 60 mmHg 
(pH = 7.22) 
pCO2 = 40 mmHg 
(pH = 7.40) 
 
 
 
 
 
 
0 20 40 60 80 100 
pO2 mmHg 
4.1.1.2. Influência do 2,3-Bifosfoglicerato 
 
O 2,3-Bifosfoglicerato (BPG) é um composto que tem como precursor o 1,3-bifosfoglicerato, 
um intermediário da via glicolítica. No eritrócito, uma molécula de BPG liga-se de maneira 
não-covalente aos grupos -amino dos resíduos de valina NH2-terminais das duas cadeias  
da hemoglobina, estabelecendo uma espécie de "ponte" entre estas duas subunidades. Esta 
ligação ocorre somente com a hemoglobina desoxigenada, mas não com a oxiemoglobina. 
Devido a isso, há diminuição da afinidade da hemoglobina pelo O
2 
(Figura 5). 
Quanto maior a concentração de BPG, mais favorecido será o estado desoxigenado da 
hemoglobina. Os níveis de BPG nos eritrócitos são aumentados por hipóxia (tal como ocorre em 
altitudes acima de 2.500m, nas anemias ou doenças pulmonares) como resultado de um processo 
de adaptação a baixas concentraçãoes de O
2. 
Durante estocagem de sangue para transfusões,ocorre 
aumento da afinidade da Hb pelo O
2 
dimuindo a habilidade de liberar O
2 
para os tecidos. Esse 
aumento da afinidade por O
2 
é devido à incapacidade de o eritrócito manter níveis altos de 2,3- 
BPG. 
 
 
Figura 5. Curvas de saturação da Hb pelo Oxigênio na presença de CO
2 
e de CO
2 
+ BPG 
100 
 
 
 
 
 
50 
Hb 
Hb+CO2 
Hb+CO2 +BPG 
 
 
 
 
 
 
 
0 20 40 60 80 100 
pO2 mmHg 
4.1.1.3. Outros fatores que influenciam a desoxigenação da Hb 
 
O aumento da temperatura corporal e o exercício físico intenso também favorecem a 
dissociação da oxiemoglobina. No exercício, as grandes quantidades de CO
2 
liberadas pela 
musculatura, juntamente com os ácidos liberados pelos músculos em atividade, aumentam a 
concentração hidrogeniônica no sangue capilar muscular. Além disso, a temperatura do músculo 
muitas vezes aumenta em 3-4°C, o que favorece ainda mais a dissociação da HbO
2
. 
 
 
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4.2. Transporte de oxigênio 
 
No pulmão, o O
2 
difunde-se através da parede do capilar alveolar, de acordo com o gradiente 
ali existente, e daí para o plasma e eritrócitos. A pO
2 
nos eritrócitos que deixam os pulmões é de 
cerca de 100 mmHg, sendo a pCO
2 
do sangue arterial da ordem de 40 mmHg. A hemoglobina 
do sangue arterial tem uma saturação de cerca de 96%. 
A pO
2 
no líquido intersticial que circunda os capilares extrapulmonares não pode ser 
determinada com precisão, mas é de 35 mmHg. Por conseguinte, o O
2 
difunde-se dos eritrócitos 
através do plasma e líquido intersticial para as células teciduais, enquanto o CO
2 
se desloca em 
sentido contrário. Nesse caso também, apesar da rápida passagem do sangue através do capilar, 
o equilíbrio é quase completo, de modo que o sangue venoso possui uma pCO
2 
de 46 mmHg e 
pO
2 
de cerca de 40 mmHg. Como o coeficiente de difusão do CO
2 
é 30 vezes maior que o do 
O
2
, o gradiente de pressão não precisa ser tão elevado para o primeiro gás. Nessas circunstâncias, a 
hemoglobina venosa apresenta uma saturação pelo O
2 
de cerca de 64%. A diferença, isto é, 32% 
do O
2 
foi fornecida aos tecidos. Admitindo-se a existência de 15g de hemoglobina por decilitro 
de sangue, e considerando-se que cada grama de hemoglobina pode se combinar com 1,34 mL 
de O
2
, verificamos que 6,4 mL de O
2 
foram fornecidos aos tecidos para cada decilitro de sangue 
fluindo pelos capilares. Evidentemente que nesse cálculo foi desprezada, por ser insignificante, a 
quantidade de O
2 
transportada na forma dissolvida. Durante o exercício, à medida que a pO
2 
nos 
tecidos diminui a pCO
2 
aumenta, esse mecanismo torna-se cada vez mais eficiente para a liberação 
de O
2
. 
 
 
4.3. Transporte de CO 
 
O conteúdo de CO
2 
do sangue arterial é cerca de 50 mL/dL, às vezes citado como 50 vol %, 
enquanto o do sangue venoso pode ser de 55 a 60 vol%. Assim, cada decilitro de sangue transporta 
5 a 10 mL de CO
2 
dos tecidos para os pulmões. Contudo, a diferença de pCO
2 
permitiria a solução 
física de apenas uma quantidade adicional de 0,4 vol % de CO
2
. Além disso, mesmo esse pequeno 
incremento em seu teor reduziria acentuadamente o pH do sangue venoso, embora se observe 
uma modificação bem menor. Como, então, se realiza o transporte de CO
2
? Para compreender 
esse processo, é necessário descrever inicialmente várias condições: (1) o seu verdadeiro estado no 
sangue arterial e venoso, (2) a reação direta entre CO
2 
e proteína, (3) o comportamento relativo 
da Hb e HbO
2 
como ácidos e (4) a composição eletrolítica dos eritrócitos e do plasma. 
 
4.3.1. O CO no sangue encontra-se em vários estados. Ele é transportado, principalmente, no 
− 
plasma e nos eritrócitos, como HCO
3 
, e se difunde dos tecidos através da parede capilar. Além 
disso, está, em grande parte, em solução como moléculas de CO
2
, visto que a hidratação para formar 
H
2
CO
3 
é uma reação lenta. O CO
2 
produzido na forma de CO
2 
molecular pelas várias reações 
de descarboxilação do metabolismo intermediário difunde-se, principalmente nesta forma, das 
células para o plasma, através do líquido intersticial, sendo apenas uma pequena fração hidratada 
a ácido carbônico. Ao penetrar nos eritrócitos, a hidratação do CO
2 
é catalisada pela anidrase 
carbônica: 
 
CO
2 
+ H
2
O H
2
CO
3
 
 
A anidrase carbônica apresenta um átomo de Zn por molécula, sendo inibida por drogas como 
a acetazolamida e várias sulfonamidas. 
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2 
 
4.3.2. O CO 
compostos. 
reage com grupos NH
2
 alifáticos não-dissociados formando carbamino- 
 
R-NH + CO R-NHCOO— + H+ 
 
Assim, uma fração do CO
2 
no plasma, de cerca de 0,5 mmol/L, liga-se às proteínas plasmáticas. 
A pequena diferença no conteúdo carbamino das proteínas plasmáticas entre o sangue arterial e 
venoso, em condições basais, indica que as proteínas plasmáticas não têm participação significativa 
no transporte de CO
2
, que pode ser também transportado combinado com a hemoglobina, 
constituindo a carbamino-hemoglobina (Hb-NH-COO—) . Nessa, ele está ligado aos grupos -
amino terminais das cadeias e . A desóxiemoglobina (HHb) liga-se mais facilmente ao CO
2 
do 
que a oxiemoglobina (HbO
2
). A contribuição da carbamino-hemoglobina para o transporte de 
CO
2 
como um todo também é pequena. 
 
 
4.3.3. Conforme mencionado anteriormente, a desoxiemoglobina (Hb) é funcionalmente um 
ácido mais fraco que a HbO
2
. 
 
4.3.4. Tanto os eritrócitos como o plasma contêm HCO
3
 e H CO . Se essas fossem as únicas 
2 3 
formas de CO
2
 presentes no sangue, baseando-se na equação de Henderson-Hasselbalch, a relação 
[Base] / [Ácido] será: 
 
 
pH = pK + log [ HCO −] / [H CO ] 
 
 
No pH normal do sangue (7,4) e, como o pK
a 
do H
2
CO
3 
é de 6,1, o log [Base] / [Ácido] é igual 
a 1,3 e a relação HCO −/H CO de 20:1. Portanto, na faixa fisiológica de pH, a principal porção 
do CO total presente no plasma e eritrócitos encontra-se na forma de HCO −. 
 
 
5. Deslocamento isoídrico 
 
Conhecendo-seos fatores anteriormente descritos, é possível delinear, com a ajuda da Figura 
6, os eventos que ocorrem no transporte de CO
2 
dos tecidos para o ar alveolar. Quando o sangue 
arterial chega aos capilares teciduais, cerca de 96% da hemoglobina estão oxigenados. Devido ao 
aumento na tensão de CO
2 
e redução da tensão de O
2
, ocorre dissociação da HbO
2
; o O
2 
difunde- 
se para o líquido intersticial e o CO
2 
difunde-se para o eritrócito. Uma pequena fração liga-se 
imediatamente à Hb formando carbamino-hemoglobina. Todavia, existe um grande excesso de CO
2
, 
que deve ser eliminado por outros meios. Pela ação da anidrase carbônica, este CO
2 
é rapidamente 
hidratado a H
2
CO
3
, que se dissocia em seguida. Dois fenômenos opostos entram em ação: (1) o 
H
2
CO
3 
tenderia a abaixar o pH no interior do eritrócito, mas (2) a transformação da HbO
2 
em Hb 
envolve uma mudança de pK, de 6,2 para 7,7, tendendo a elevar o pH dentro do eritrócito. Por 
conseguinte, os prótons formados pela dissociação do H
2
CO
3 
são aceitos pelos grupos da Hb que 
participam do efeito Bohr. O resultado final desses dois processos consiste em manter praticamente 
inalterado o pH, enquanto os íons K+ no interior do eritrócito, anteriormente complexados com 
− 
a HbO
2
, são agora complexados com os íons HCO
3
 recém-formados. Em conseqüência, a maior 
parte do CO
2 
que se difunde dos tecidos para os eritrócitos abandona o capilar no sangue venoso 
como HCO
3
 eritrocitário. Esta série de transformações é denominada deslocamento isoídrico 
(pH sangüíneo constante). 
 
 
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+ 
6. Deslocamento dos cloretos 
 
Devido ao deslocamento isoídrico, a tendência de HCO − a escapar das células aumenta, sendo 
o HCO
3
 substituído pelo Cl- do plasma até que se estabeleça um novo equilíbrio (Figura 6). 
O resultado dessa transformação é que uma parte efetiva do CO
2 
total que entrou no eritrócito, 
foi hidratado e dissociou-se, encontra-se agora no plasma venoso, na forma de HCO −. Como a 
quantidade de Hb não varia, o resultado combinado dos deslocamentos isoídrico e dos cloretos 
consiste em aumentar o número total de partículas e, assim, aumentar a pressão osmótica efetiva 
na célula. Em conseqüência, ocorre redistribuição de água entre as células e o plasma, de tal modo 
que o volume relativo ocupado pelos eritrócitos (hematócrito) no sangue venoso é apreciavelmente 
maior que no sangue arterial, elevando-se de 45 para 48 ou 49%. Quando o sangue venoso 
atinge os capilares pulmonares, toda a seqüência anteriormente descrita é invertida. A menor 
pCO
2 
nos alvéolos resulta num gradiente de concentração de CO
2 
dos eritrócitos para o plasma 
e, daí, para o espaço alveolar. Simultaneamente, o O
2 
migra dos alvéolos para os eritrócitos, e, 
com a diminuição da pCO e o aumento da pO , ocorre oxigenação da Hb. O HCO- plasmático 
penetra nos eritrócitos e combina-se com prótons liberados pela HbO
2 
recém-formada. A anidrase 
carbônica catalisa a desidratação do H CO , de modo que o CO formado a partir do HCO- 
plasmático pode difundir-se do eritrócito para o plasma e o espaço alveolar. O CO
2 
presente como 
carbamino-CO
2 
é também liberado, em conseqüência da baixa tensão de CO
2 
e da conversão de 
Hb em HbO
2
. O resultado final consiste no transporte de O
2 
dos pulmões para os tecidos, numa 
quantidade suficiente para suprir as necessidades metabólicas, bem como no transporte de CO
2 
formado durante o metabolismo até os pulmões, sem qualquer modificação no padrão ácido-básico 
do líquido extracelular ou dos eritrócitos (Figura 7). 
 
 
 
Tecidos Plasma Eritrócitos 
 
 
Hb-NH 2 Hb-NH -COO
− 
+ H 
+
 
 
 
 
 
H2 O + CO2 CO2 CO2 + H2O 
 
 
 
 
 
Metabolismo 
Celular 
Anidrase 
carbônica 
 
 
 
H2CO3 
 
 
Cl 
− 
Cl
−
 
HCO 
–
 
 
 
HCO 
−
 
 
 
+ H 
+
 
 
 
O2 O2 O2 + HHb HbO2+ H 
 
 
H2O H2O 
 
 
 
BIOQUÍMICA CLÍNICA 
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Figura 6 – Representação esquemática dos deslocamentos isoídrico e dos cloretos. 
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Sangue venoso 
 
 
 
Sangue arterial 
 
 
 
H 
+
Hb + O 
 
HbO2 + H
+ 
HbO + H
+ 
H
+
Hb + O2 
 
 
 
Pulmões − + 
HCO3 + H 
 
− 
HCO3+ H Tecidos 
 
 
 
CO2 + H 2 O H2CO3 H2CO3 H 2O + CO 2 
 
 
 
Figura 7 – Reações que ocorrem nos eritrócitos e no plasma durante o transporte de O
2 
e CO
2.
 
 
6. Objetivos a serem alcançados 
 
 
1. Descrever eventos físico-químicos que afetam a difusão dos gases respiratórios. 
2. Definir coeficiente de absorção de Bunsen. 
3. Descrever as trocas gasosas entre os tecidos e o sangue arterial e entre o sangue venoso e o ar 
alveolar. 
4. Descrever as conseqüências da elevação ou da diminuição da pCO
2 
e do pH sobre o controle 
da respiração. 
5. Descrever o transporte de O
2 
do ar atmosférico às células. 
6. Mostrar, através de esquema, como o O
2 
se liga à hemoglobina e à mioglobina. 
7. Descrever os mecanismos pelos quais o ferro do heme é mantido no estado de oxidação +2. 
8. Mostrar, através de gráficos, como o O
2 
se liga à hemoglobina e à mioglobina. 
9. Explicar o caráter sigmoidal da curva de saturação da hemoglobina pelo O
2.
 
10. Descrever a influência da PCO
2
, do pH, da temperatura, e da concentração eritrocitária de 
2,3-bifosfoglicerato (BPG) sobre a saturação da hemoglobina pelo O
2
. 
11. Definir efeito Böhr. 
12. Citar as formas pelas quais o CO
2 
é transportado pelo sangue. 
13. Descrever o papel da hemoglobina como agente tampão. 
14. Descrever o deslocamento isoídrico. 
15. Descrever o deslocamento dos cloretos. 
 
 
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HOMEOSTASE ÁCIDO-BASE 
 
1. Introdução 
 
O pH do líquido extracelular é estreitamente regulado, sendo de cerca de 7,4 em condições 
normais, com faixa de 7,35 a 7,45. A faixa de pH do líquido extracelular compatível com a 
vida é de cerca de 7,0 a 7,6. Dispomos de informações muito menos precisas a respeito do pH 
intracelular, embora as existentes indiquem que ele é inferior ao do plasma, tendo-se observado 
valores entre 6,0 e 7,0. Devido à compartimentalização do meio intracelular, parece provável que 
o pH não seja uniforme em toda a célula. 
Três mecanismos interrelacionados atuam para proteger o pH dos líquidos corporais contra 
alterações ocasionadas pela produção normal de ácido carbônico e ácidos não-voláteis, bem como 
por uma variedade de alterações patológicas do equilíbrio ácido-base. Estes mecanismos são: (1) 
os sistemas-tampão químicos do corpo; (2) a excreção pulmonar de CO
2 
e (3) a excreção renal de 
H+. 
 
 
2. Os sistemas-tampão 
 
O principal tampão do líquido extracelular é o sistema HCO −/H CO Sua importância 
resulta de vários fatores: (1) há uma quantidade consideravelmente maior de HCO- no líquido 
extracelular do que qualquer outro componente-tampão, (2) há um suprimento ilimitado de 
CO
2
; (3) existem mecanismos fisiológicos que mantêm o pH extracelular normal controlando a 
concentração de HCO- ou a de CO neste fluido; (4) o sistema-tampão HCO −/H CO opera 
3 2 3 2 3 
juntamente com a hemoglobina, conforme descrito anteriormente. 
Como em todos os sistemas-tampão, o pH não depende das concentrações absolutas dos 
constituintes do sistema, mas da sua proporção, como enunciado na equação de Henderson- 
Hasselbalch: 
 
 
pH = pK + log [A−] / [HA] 
que, para o sistema HCO −/H CO é: 
 
− − 
pH = 6,1 + log [HCO
3 
] / [H
2
CO
3
] = 6,1 + log [HCO
3 
] / pCO
2 
x 0,03 
No pH fisiológico do sangue (pH = 7,4), a relação [HCO −] / [H CO ] será de 20:1. Como 
a concentração de H
2
CO
3 
é determinada apenas pela tensão alveolar de CO
2 
e não se altera pelaadição de ácido ou álcali, o sistema é muito mais eficiente para manter o pH 7,4 do que os tampões 
usualmente empregados em laboratório. 
O poder tamponante do sistema HCO
3
 / H
2
CO
3 
é ainda aumentado pela presença dos 
eritrócitos. À medida que o CO
2 
se difunde para dentro dos eritrócitos, há formação de H
2
CO
3
, 
que se dissocia em H+ e HCO −, e este entra no plasma trocado por Cl- (e o H+ é tamponado pela 
Hb). Essa troca não depende da desoxigenação da Hb, mas é conseguida mais rapidamente e com 
menor variação de pH quando a desoxigenação é simultânea. Por outro lado, a diminuição na tensão 
de CO
2 
resulta em reversão do processo, com conseqüente redução na concentração plasmática de 
HCO −. 
É preciso ressaltar que o HCO
3 
, apesar de ser a mais importante e a mais abundante, não 
representa a única base atuante na capacidade de tamponamento do líquido extracelular. O fosfato 
e as proteínas plasmáticas também participam do processo. 
14 
 
 
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3. Regulação respiratória do pH do líquido extracelular 
 
Ao contrário da concentração de HCO −, ou do teor constante de ânions, a concentração de 
H
2
CO
3 
é determinada exclusivamente pela pressão parcial de CO
2 
no ar alveolar em equilíbrio com 
o líquido extracelular. Esta, por sua vez, depende da velocidade com que o CO
2
, ao deixar o sangue 
pulmonar, se dilui no ar atmosférico, dependendo, portanto, da freqüência e da profundidade da 
respiração. Essas são reguladas pelo sistema nervoso, ao nível do centro respiratório, que é sensível 
ao pH e pCO
2 
do líquido extracelular. Quando ocorre uma queda do pH do líquido extracelular 
para valores abaixo do normal, com redução nas concentrações de HCO −, a respiração é estimulada, 
reduzindo a pCO
2 
alveolar e, portanto, o nível extracelular de H
2
CO
3
.Tal processo tende a levar a 
relação [HCO −] / [H CO ] de volta ao seu valor normal de 20:1, restabelecendo, assim, o pH 
para 7,4. A conseqüente queda na tensão plasmática de CO
2 
afeta as células nervosas de maneira 
oposta, de modo que a compensação resultante jamais seria completa se esse fosse o único mecanismo 
regulador. 
Com pH plasmático alto, a freqüência respiratória cai, com aumento da pCO
2 
alveolar e, 
portanto, da concentração plasmática de H
2
CO
3
, verificando-se retorno do pH para 7,4. Nesse caso 
também não há compensação perfeita, visto que a concentração plasmática aumentada de H
2
CO
3 
se 
opõe ao efeito do pH elevado sobre o centro respiratório. A compensação definitiva dos distúrbios 
citados (aumento ou diminuição do pH do líquido extracelular) é feita pelos rins. A compensação 
pulmonar é extremamente rápida, porém jamais completa; em contraste, a compensação renal é 
mais demorada, mas pode restabelecer por completo o pH normal. 
 
4. Regulação renal do pH do líquido extracelular 
 
 
Os rins funcionam a fim de excretar o H+ produzido pelo metabolismo endógeno. A excreção 
atinge cerca de 60 a 100 mEq/dia. A excreção renal desta carga de ácido é efetuada por três 
− + 
mecanismos interrelacionados: (1) reabsorção de HCO
3 
, resultante da secreção de H ; (2) 
acidificação da urina, algumas vezes conhecida como excreção de “ácido titulável”, e (3) excreção 
renal de amônia. 
Esses mecanismos estão ilustrados na Figura 1. 
15 
 
 
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Capilar Peritubular Células Tubulares Renais Luz Tubular Renal 
 
 
+ + + 
Na Na Na 
 
− 
HCO3 
 
1a 
− + 
HCO 3 + H 
+ − 
H + HCO 3 
H 2 CO3 H 2 CO 3 
 
 
H 2 O + CO2 CO2 + H2 O 
 
 
 
 
Capilar Peritubular Células Tubulares Renais Luz Tubular Renal 
Urina 
 
 
 
 
+ + + 
Na Na Na 
 
− 
HCO 3 
1b 
− + 
HCO3 + H 
+ = 
H + HPO4 
H2 CO3 
 
 
CO2 + H2 O 
 
 
− 
H2 PO 4 
 
 
 
Capilar Peritubular Células Tubulares Renais Luz Tubular Renal 
Urina 
 
 
 
+ + 
Na Na 
 
Na
+
 
 
− 
HCO3 
− + + 
HCO 3 + H H 
 
1c H2 CO 3 
 
+ 
CO2+ H2 O H 
+ 
+ 
NH 3 NH 3 NH 4 
 
Glutamina Glutamato + NH3 Urina 
 
 
 
Figura 1. Regulação Renal do pH: 1a. Reabsorção de HCO
3 
; 1b. Excreção de “ácido titulável” e 
. Excreção de íons amônio. 
16 
 
 
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4.1. Reabsorção de bicarbonato 
 
No adulto, cerca de 4.000 nmoles de HCO –aparecem diariamente no filtrado glomerular. 
A manutenção da homeostase ácido-básica requer que toda esta quantidade seja reabsorvida. O 
mecanismo de reabsorção ocorre ao nível do túbulo proximal, conforme indicado no esquema da 
Figura 1a. No interior da célula tubular renal, o CO
2 
combina-se com a água, formando H
2
CO
3 
numa reação catalisada pela anidrase carbônica. O H+ é secretado na luz tubular através de um 
mecanismo que transporta simultaneamente o Na+ da luz para a célula. Esse é um exemplo de 
sistema recíproco de Na+, no qual o transporte deste íon ao longo de seu gradiente impulsiona, 
de modo acoplado, o transporte de H+ contra o seu gradiente. Na luz tubular, o H+ combina-se 
− 
com o HCO
3
 do filtrado, formando H
2
CO
3 
na urina, que se decompõe em CO
2 
e H
2
O. Esta 
reação é catalisada por uma anidrase carbônica. O CO
2 
formado, por ser muito difusível, sai da 
luz tubular e alcança a corrente sangüínea. O Na+, que foi reabsorvido em troca da secreção de 
H+, alcança a corrente sangüínea juntamente com o HCO −. Assim, o resultado líquido deste 
processo consiste na reabsorção de um HCO − 
− 
para cada molécula filtrada, embora, na realidade, 
o HCO
3
 produzido na célula tubular seja aquele que retorna à circulação. Esse processo opera de 
modo que, em concentrações plasmáticas de HCO − 
retorne ao plasma. 
 
 
4.2. Excreção de “ácido titulável” 
de até 24-28 mEq/L, todo o HCO − filtrado 
 
O termo “ácido titulável” refere-se à quantidade determinada (em mEq) de NaOH que devemos 
adicionar a 1 litro de urina para que o seu pH seja 7,4. O principal tampão urinário é o fosfato. A 
titulação do tampão fosfato pelo H+ secretado tem início nos túbulos proximais e completa-se nos 
túbulos distais e canais coletores. O mecanismo pelo qual se forma o ácido titulável é ilustrado na 
Figura 1b e está relacionado aos processos descritos acima para a reabsorção de HCO −. Conforme 
indicado, após ocorrer a troca Na+/H+, o H+ secretado combina-se com HPO =, convertendo-o em 
− + − 
H
2
PO
4 
. O Na reabsorvido retorna ao sangue, com produção de HCO
3
 na célula renal. Todavia, 
neste caso, ocorre secreção de um H+ na urina, à medida que se forma o novo HCO −, resultando, 
= − 
assim, em uma perda de ácido. No líquido extracelular, com pH 7,4, a relação [HPO
4 
] / [H
2
PO
4 
] 
é de 4:1. Tal aspecto é determinado pela equação de Henderson-Hasselbalch: 
 
= − 
7,4 = 6,8 + log [ HPO
4 
] / [H
2
PO
4 
] 
Na urina, em conseqüência desse processo de acidificação, a relação é desviada para valores 
inferiores. Nos limites inferiores do pH urinário, cerca de 4,5, praticamente todo o fosfato encontra- 
se na forma de H PO- . Observe que esse pH representa uma concentração hidrogeniônica cerca de 
1.000 vezes a do plasma. Em conseqüência da ação desse mecanismo, o organismo pode enfrentar 
a constante entrada de ácido nos líquidos extracelulares sem depleção apreciável na concentração 
plasmática de HCO −. 
Grande parte do H+ secretado nos túbulos proximais está associada à reabsorção de HCO − 
(Figura 1a), resultando em pouca modificação do pH urinário. Em contraste, quando a urina 
− 
atinge o néfron distal, todo o HCO
3
 já foi normalmente removido, de modo que a secreção de 
H+ resulta em queda do pH urinário para seus valores finais. 
 
 
4.3. Produção renal de amônia 
 
Outro mecanismo pelo qual o rim excreta uma sobrecarga de ácido consiste na formaçãode NH
3 
e, subseqüentemente, NH+ , conforme ilustrado na Figura 1C. A quantidade de ácido titulável 
17 
 
 
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capaz de ser excretada pelos rins é determinada por vários fatores. Um deles é o limite mais baixo do 
pH urinário (cerca de 4,5), que reflete, por sua vez, o gradiente de concentração máxima, de 1.000 
vezes, de H+ entre o plasma e a urina, que pode ser estabelecido pelo sistema tubular de secreção 
de H+. Outro fator é a quantidade de ânions tampões presente na urina. Todavia, a excreção de 
NH+ fornece um meio para eliminar prótons adicionais. O NH
3
, produzido nas células tubulares 
distais e proximais, entra no líquido tubular e combina-se com um H+, formando NH+ . Como a 
membrana celular não é permeável ao NH+ , este não é reabsorvido, sendo excretado na urina. 
A amônia é produzida nas células epiteliais renais, em grande parte por desamidação da 
glutamina proveniente da circulação, através da reação: 
 
Glutamina + H
2
O  Glutamato + NH
3
 
 
Essa reação é catalisada por uma enzima mitocondrial, a glutaminase. O glutamato formado 
é posteriormente metabolizado pela glutamato desidrogenase, resultando na liberação de 
-cetoglutarato e NH+ . Por conseguinte, essa via leva à liberação de 2 moles de NH por mol de 
4 
glutamina metabolizada. 
Quando de acidose, a excreção urinária de NH+ 
3 
 
aumenta muito. Porém, são desconhecidos os 
sítios no rim no qual a acidose atua no sentido de aumentar a produção de NH+ . 
Dos 70 mEq de H+ que devem ser metabolizados diariamente por um indivíduo que consome 
uma dieta normal, cerca de 30 mEq são excretados como ácido titulável, ao passo que cerca de 40 
mEq são eliminados na forma de NH+ . Durante estados de acidose crônica, até 400 mEq de H+ 
podem ser diariamente excretados pelo mecanismo do NH+ . 
 
 
5. Tamponamento celular nos distúrbios do pH extracelular 
 
 
O espaço intracelular e outros compartimentos líquidos que não pertencem ao espaço 
convencionalmente definido (como, por exemplo, partes de osso) também participam na regulação 
do pH extracelular. As células musculares, o epitélio tubular renal e talvez as células em geral 
possuem um mecanismo de troca iônica que determina uma permuta, através da membrana celular, 
de Na+ por K+ ou por H+, ou por ambos. Essa troca permite a suplementação, pelos constituintes 
celulares, dos demais mecanismos de controle do pH extracelular. 
Quando aumenta o [HCO −] extracelular, o Na+ 
− 
entra nas células em troca de K+ ou H+. Os 
prótons reagem com o HCO
3
 
− 
extracelular, e o CO
2 
resultante é expirado. O resultado final é a 
+ 
redução do HCO
3
 extracelular em grau equivalente ao Na que penetra nas células. Na queda de 
pH, os prótons penetram nas células, enquanto o Na+ e/ou K+ saem delas. 
Pode-se também atribuir ao osso uma porcentagem significativa do tamponamento intracelular de 
ácido. Assim, o Na+ ligado aos cristais do osso participa no intercâmbio com H+. O osso representa 
= 
também uma fonte importante de base, em grande parte na forma de íons CO
3
 que fazem parte = 
da rede cristalina da hidroxiapatita. Durante a acidose, verifica-se uma perda de CO
3
 do osso. 
Eventualmente, pode haver dissolução do osso, com liberação de Ca2+, Pi e hidroxiapatita, que são 
excretados na urina. 
 
 
6. Fatores que alteram o pH do fluido extracelular 
 
Por causa da acidez do resíduo carbônico da maioria dos alimentos e dos ácidos orgânicos que 
surgem nos processos metabólicos, ocorre constantemente adição de ácido ao fluido extracelular. 
Por isso, a urina humana geralmente é ácida. O controle compensatório exercido pelo rim evita a 
perda de Na+, e o líquido extracelular normal mostra-se notadamente constante em sua composição, 
pH e volume. 
18 
 
 
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3 
7. Alterações na concentração de H CO (pCO ) 
 
O sistema respiratório foi considerado em seu papel compensatório, mas é, por vezes, o principal 
malfeitor. Assim, adultos histéricos ou crianças com meningite hiperventilam acentuadamente, 
reduzindo a concentração extracelular de H
2
CO
3 
e, portanto, elevando o pH. Essa condição é 
chamada alcalose respiratória. Como, nessa condição, a pCO
2 
arterial é inferior ao normal, a 
operação do mecanismo tampão da Hb diminui automaticamente a concentração plasmática de 
HCO −, tendendo a evitar o aumento do pH plasmático. Esse mecanismo não é capaz de compensar 
adequadamente a concentração diminuída de H
2
CO
3
, e, assim, a hiperventilação pode elevar, 
dentro de poucos minutos, o pH extracelular. A hipoventilação de qualquer origem (pneumonia, 
edema pulmonar, enfisema, envenenamento por morfina, etc.) possui efeito oposto e reduz o pH 
extracelular. A pCO
2 
aumentada determina também uma elevação na concentração plasmática 
− 
de HCO
3
 por causa do mecanismo de tamponamento da Hb, e indivíduos com hipoventilação 
podem exibir imediatamente um pH plasmático baixo, com elevação nas concentrações de H
2
CO
3
 
e HCO
3
 , isto é, acidose respiratória. 
A compensação para qualquer um dos distúrbios acima, relativos à concentração extracelular 
alterada de H
2
CO
3, 
é efetuada em grande parte pelos rins. No primeiro caso, há excreção de urina 
alcalina e, no segundo, de urina mais ácida. A excreção de grandes quantidades de urina pode 
determinar contração isotônica, porém de pequena intensidade. 
Os mecanismos celulares de troca também operam nesses distúrbios. Na alcalose respiratória, o 
Na+ é trocado por K+ e H+ celulares, como anteriormente descrito, melhorando a alcalose extracelular, 
apesar de alcalinizar os conteúdos celulares. Na acidose respiratória, verifica-se remoção de Na+ e 
K+ das células, que são acidificadas pela entrada de prótons. 
 
8. Alterações na concentração de HCO— 
As situações em que a alteração do pH se encontra primariamente associada a mudanças na 
concentração de HCO- são mais freqüentes e mais graves. No caso mais simples, pode-se esperar 
o abaixamento da concentração de HCO- pela adição ao líquido extracelular de ácidos mais fortes 
que o H
2
CO
3
, como, por exemplo, o ácido acetoacético. A condição toma o nome de acidose 
metabólica, em contraste com a acidose respiratória anteriormente descrita. 
À medida que, na acidose metabólica, cai a concentração plasmática de HCO- , o HCO- dos 
3 3 
eritrócitos penetra no plasma em troca de Cl-. 
Com a pCO
2 
constante dentro dos eritrócitos, há redução do pH e repressão da dissociação da 
Hb, 
 
H CO + Hb HCO − + HHb+ 
 
produzindo mais HCO − para o plasma, o que tenderia a normalizar o pH plasmático. Entretanto, 
− 
isso não é suficiente para compensar as reduções drásticas do HCO
3
 plasmático; são necessários 
os mecanismos de compensação pulmonar e renal, bem como a troca de prótons, por Na+ e K+ 
celulares. 
A elevação do HCO − plasmático é compensada pelos mesmos mecanismos operando em sentido 
oposto: a troca do cloreto, hipoventilação, urina alcalina e troca do Na+ plasmático por H+ celular. 
A elevação do HCO
3
 plasmático, condição denominada alcalose metabólica, pode ser causada 
por várias situações, incluindo ingestão excessiva de antiácidos alcalinos, perda extra-renal de ácido 
como nos vômitos, hipersecreção córtico-adrenal e terapia com agentes diuréticos. 
19 
 
 
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9. Alterações devidas à perda de líquidos 
 
Dentre as circunstâncias mais graves e mais freqüentes na prática médica, destacam-se as alterações 
do pH em conseqüência de perdas excessivas de líquido, particularmente das várias secreções do 
trato gastrointestinal. A compreensão do problema requer o conhecimento da composição destes 
líquidose dos volumes envolvidos. Cada um dos líquidos secretados é elaborado a partir do fluido 
extracelular, sendo o principal cátion o Na+, exceto no suco gástrico. Todavia, o padrão aniônico 
pode diferir consideravelmente daquele observado no líquido extracelular. O efeito sobre o pH 
extracelular é determinado, conseqüentemente, pela diferença existente entre a secreção envolvida 
e o líquido extracelular. 
A perda de um líquido cuja composição se assemelha estreitamente à do líquido extracelular 
é pouco freqüente, mas pode ocorrer em certas ocasiões quando se introduz um tubo de sucção 
constante no duodeno e jejuno; além disso, pode ocorrer em hemorragias isoladas e após a perda 
de exsudatos serosos, como, por exemplo, em queimaduras extensas. Nessas circunstâncias, a perda 
de líquido pode não exercer um efeito significativo sobre o pH, mas pode ocorrer desidratação 
grave, devido à contração isotônica. 
No líquido extracelular normal, a relação [Cl−] / [HCO −] é de cerca de 4; se essa relação excede 
a 4 no líquido perdido, a concentração de Cl- no líquido extracelular restante deve cair, enquanto 
aumenta a concentração de HCO −, elevando, assim, o pH. Tal processo é mais freqüentemente 
observado após vômitos causados por obstrução pilórica ou duodenal ou por outras causas. Não 
é necessária a presença de ácido livre no vômito para haver desenvolvimento de alcalose. Basta 
a perda de um líquido cuja relação [Cl-] / [HCO −] seja superior a 4. Com efeito, nos vômitos 
prolongados, verifica-se a perda de pequenas quantidades de suco gástrico ácido; o líquido perdido 
consiste, em grande parte, em muco gástrico, que pode estar contaminado com conteúdos duodenais 
regurgitados. Esse quadro ocorre em lactentes que vomitam e cujos estômagos secretam pouco 
ou nenhum HCl livre. Contudo, a perda de ácido livre aumenta a gravidade da alcalose, visto 
− 
que cada mol de ácido secretado resulta em aumento equivalente do teor de HCO
3
 
extracelular. 
no líquido 
Quando a relação [Cl−] / [HCO −] do líquido perdido é inferior a 4, ocorre acidose. O principal 
exemplo desse tipo de perda de líquido é a diarréia. O líquido perdido é composto de secreções 
mistas do pâncreas e do intestino, bem como de bile. 
Pode-se observar que os exemplos fornecidos acima sobre alterações devidas à perda de 
líquidos refletem contrações do volume do líquido extracelular, com conseqüente alcalose ou 
acidose. A expansão desse volume também pode produzir acidose. Por conseguinte, na infusão 
endovenosa rápida de NaCl isotônico (soro fisiológico), a relação dos dois íons administrados 
difere significativamente daquela observada no líquido extracelular normal. Em conseqüência, 
ocorre diminuição de HCO −, resultando em queda do pH. O rápido aumento compensatório da 
respiração reduzirá a pCO
2
, normalizando o pH. 
 
10. Alterações devidas à cetose 
 
Anteriormente, salientou-se que a acidose pode ocorrer sempre que um ácido HA, mais forte do 
que o H
2
CO
3
, entrar na circulação numa velocidade superior àquela com a qual pode ser removido. Tal 
processo determina acúmulo do ânion A−, com diminuição equivalente de HCO − em conseqüência 
da reação: HA + HCO − H CO + A−. Essa situação é observada no acúmulo de corpos 
cetônicos (ácidos acetoacético e -hidroxibutírico) em pacientes diabéticos e durante a inanição. 
A cetose não é um fenômeno patológico isolado e, em geral, surge como complicação de outros 
quadros. Assim, no diabético, a cetose complica a desidratação estabelecida pela glicosúria, 
podendo a compensação renal da acidose agravar ainda mais a desidratação. A cetose também 
ocorre rapidamente em lactentes e crianças que não se alimentam, constituindo, assim, um 
acompanhamento freqüente dos vômitos e diarréias das crianças. 
 
 
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11. Diferença de ânions (Hiato aniônico) 
 
In vivo, a concentração de ânions deve ser igual à concentração de cátions, medidas em mEq/L. 
Contudo, nem todos os cátions e ânions são medidos. Os ânions tais como fosfatos, sulfatos, ânions 
de proteínas e de ácidos orgânicos não são ordinariamente determinados e, portanto, a soma dos 
cátions medidos (Na+,K+,Ca2+) será maior do que a soma dos ânions medidos (HCO- e Cl-). Essa 
diferença é conhecida como diferença de ânions. 
A diferença de ânions é calculada por uma das seguintes fórmulas: 
 
Na+ − (Cl− + HCO −) ou (Na+ + K+) − (Cl− + HCO −) 
3 3 
A diferença de ânions normal é 12 mEq/L usando a primeira fórmula (8 a 16 mEq/L) e 15 mEq/L 
usando a fórmula seguinte (10 a 20 mEq/L). Quando há acidose metabólica com uma diferença 
de ânions anormal, o valor dessa diferença é habitualmente maior do que 22 mEq/L. 
Clinicamente, a diferença de ânions é importante para se distinguirem diferentes tipos de 
acidose metabólica. Por exemplo, na acidose lática, há o acúmulo de ânions lactato não-medidos; 
na cetoacidose diabética, de ânions acetoacetato não-medidos e assim por diante. 
 
 
12. Determinação prática do equilíbrio ácido-base 
 
Em geral, a avaliação do equilíbrio ácido-base de um paciente baseia-se na determinação dos 
eletrólitos séricos (Na+,Cl-, HCO −), bem como nos resultados da gasometria do sangue arterial, 
incluindo pCO
2
, pO
2 
e pH. Os padrões que caracterizam os quatro distúrbios primários do equilíbrio 
ácido-básico são apresentados na Tabela 1. 
 
Tabela 1 - Avaliação do equilíbrio ácido-básico 
 
 
pH pCO [HCO −] [Cl−] 
 
Acidose 
respiratória 
 
Alcalose 
respiratória 
 
Acidose 
metabólica 
 
Alcalose 
metabólica 
 
 
* = aumento; = diminuição 
 
Para ajudar a interpretação dos distúrbios ácido-bases, pode-se utilizar o nomograma ácido-base 
da Figura 2. 
 
Certas circunstâncias podem complicar as análises dos distúrbios ácido-básicos. O padrão 
dos valores eletrolíticos e da gasometria do sangue pode mudar com a atuação dos mecanismos 
de compensação. Assim, é necessário um período de seis a doze horas para obter uma resposta 
respiratória completa a um distúrbio metabólico, enquanto são necessários três a cinco dias para 
surgir uma resposta renal completa a um distúrbio respiratório. A anamnese (história clínica) do 
paciente é indispensável para a interação correta desses dados. 
 
 
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[H
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p
C
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2
 n
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 4
5
 m
m
H
g
 
4
0
m
m
 H
g
 
3
5
 m
m
H
g
 
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2 
2 2 
2 
13. Alguns parâmetros utilizados na avaliação do equilíbrio ácido-base 
 
13.1. Conteúdo de CO ou CO total — é medido acidificando-se o plasma e extraindo- 
se a vácuo o CO
2
. Representa a soma do CO
2 
dissolvido fisicamente, do ácido carbônico e do 
bicarbonato. 
CO total = CO dis. + [H CO ] + [HCO −]. 
Como a quantidade de CO
2 
dissolvido é muito pequena em relação às concentrações de H
2
CO
3 
e de HCO −, pode-se considerar: 
CO total = [HCO −] + [pCO x 0,03] 
 
 
Valores de referência: 21-30 mmol/L 
 
13.2. Capacidade de CO ou poder de combinação do CO — é determinada 
equilibrando-se o sangue a 38oC com uma atmosfera contendo 5,5% de CO , uma pressão parcial 
de CO
2 
de 40 mmHg, idêntica à pCO
2 
normal do ar alveolar. O plasma, obtido por centrifugação 
anaeróbica do sangue tratado dessa maneira, é chamado de “plasma verdadeiro”, e o CO
2 
dele 
obtido por acidificação e baixa da pressão fornece a capacidade de CO
2
. 
 
Valores de referência: 24-30 mmol/L (53-78 vol%) 
 
13.3. Bicarbonato padrão — é obtido subtraindo-se da capacidade de CO , o CO 
 
 
 
dissolvido 
fisicamente e aquele sob a forma de H
2
CO
3
. O seu valor normal é em torno de 24 mEq.L (22 a 
26 mEq/L) 
 
13.4. Excesso de base (Base Excess, B.E.) — mostra o aumento ou a diminuição do 
bicarbonato-padrão e revela as alterações metabólicas do equilíbrio ácido-base. Valores positivosindicam excesso de base, e os negativos denotam sua deficiência (ou excesso de ácidos fixos). Seus 
valores normais estão compreendidos entre + 2,5 e -2,5 mEq/L. 
 
Figura 2. Nomograma Ácido-Base 
 
 
Alcalose Metabólica 
pura 
 
40 
 
 
 
35 
Acidose Respiratoria 
pura 
 
A I 
Acidose Respiratória F 
e Alcalose Metabólica 
J 
Alcalose Metabólica 
30 e Respiratoria 
28 
c - 
 
Alcalose Respiratória 
pura 
25 [HCO3] normal 
D 
 
22 
Acidose 
20 Metabólica e 
Respiratória 
H 
15 E 
 
 
 
 
pH normal 
 
 
B 
Alcalose Respiratória e 
Acidose Metabólica 
 
G 
 
10 
7,0 7,1 7,2 7,3 
 
 
7,4 
pH 
 
 
7,5 
 
 
7,6 7,7 
 
Acidose Metabólica 
pura 
 
Acidose Metabólica e 
Alcadose Respiratória 
 
 
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14. Objetivos a serem alcançados 
 
 
1. Justificar a necessidade de o organismo manter constante o pH do meio interno. 
2. Citar as variações normais do pH sangüíneo e os mecanismos físico-químicos e fisiológicos 
que contribuem para a manutenção do pH nesses valores. 
3. Comparar, utilizando a equação de Henderson-Hasselbalch, a eficiência de um tampão em 
pH próximo e distante do seu pK. 
4. Citar os principais sistemas-tampões dos eritrócitos, plasma e demais líquidos do organismo. 
- 
5. Citar os valores normais das concentrações de H
2
CO
3 
e HCO
3
 - 
no plasma e discorrer sobre 
a importância do estudo do sistema HCO
3 
/H
2
CO
3 
como índice do estado ácido-base do 
organismo. 
6. Usar a equação de Henderson-Hasselbalch para cálculo de uma variável, sendo dados os valores 
das outras duas. 
7. Descrever o mecanismo respiratório envolvido na manutenção do pH do líquido 
extracelular. 
8. Descrever os mecanismos renais envolvidos na manutenção do pH do líquido extracelular. 
9. Demonstrar porque os H+ resultantes da dissociação de ácidos fixos produzidos ou introduzidos 
no organismo, somente são eliminados pelos rins. 
10. Definir “acidez titulável” e explicar por que este parâmetro, juntamente com a dosagem de 
amônia na urina, pode servir como índice de avaliação do estado ácido-base do organismo. 
11. Utilizando a equação de Henderson-Hasselbalch, descrever as alterações respiratórias e 
metabólicas do equilíbrio ácido-base. 
12. Descrever as relações Cl–/HCO – nas secreções digestivas e citar as alterações do equilíbrio 
ácido-base, quando ocorre a perda de grandes quantidades dessas secreções. 
13. Descrever as alterações das concentrações de K+ e Na+ no líquido extracelular devido a distúrbios 
ácido-base, explicando os mecanismos envolvidos e sua importância fisiopatológica. 
14. Dar o significado dos termos: capacidade de CO , CO total, HCO - padrão, Base Excess e hiato 
iônico (anion gap) e explicar como esses parâmetros se comportam nos diferentes distúrbios 
do equilíbrio ácido-base. 
15. Em situações representadas por pontos no diagrama pH x [HCO
3 
] (contendo isóbaras de 
pCO
2
), identificar o estado-ácido-base do organismo. 
 
 
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HOMEOSTASE HIDROELETROLÍTICA 
 
 
 
habilidade dos animais em manter constante a composição do fluido extracelular representa 
uma das mais significativas conquistas da evolução, desde que, por meio dessa, os animais se 
tornaram independentes de muitas modificações do seu meio ambiente. 
 
 
 
1. Compartimentos fluidos do organismo 
 
 
No homem adulto, a quantidade de água representa aproximadamente 60% de seu peso 
corporal. Aproximadamente, 2/3 desta água está contido no compartimento intracelular e 1/3, 
no extracelular. O fluido extracelular pode ainda ser dividido em vários subcompartimentos, 
dos quais os maiores são o líquido intersticial, que banha a maioria das células e representa 15% 
do peso corporal, o plasma sangüíneo, o veículo de transporte através do qual as células se 
comunicam entre si e com o meio exterior, representando cerca de 5% do peso corporal, e os 
líquidos: cerebrospinhal, linfa, líquido sinovial, humor aquoso, etc. 
 
2. Composição dos fluidos corpóreos 
 
 
A Figura 1 e a Tabela 1 mostram a composição eletrolítica dos líquidos corpóreos. Enquanto, 
o Na+ é o principal cátion extracelular, o K+ e o Mg2+ são os principais cátions intracelulares. Os 
ânions que predominam fora das células são o Cl- e no HCO- , enquanto os fosfatos, sulfatos e 
proteínas constituem os principais ânions intracelulares. 
Entre, os espaços extracelular e intracelular os íons encontram-se distribuídos de maneira muito 
desigual. Essa distribuição desigual se fundamenta, em parte, no equilíbrio de Donnan que mostra 
que no compartimento onde existem íons não difusíveis como proteinatos, o número de cátions é 
maior. A concentração de proteínas, que no pH fisiológico ocorrem como ânions, é muito maior na 
célula do que no líquido extracelular e isto explica, em parte, o maior número de miliequivalentes 
por litro de solução no interior da célula. 
A Tabela 1 mostra, ainda, que o equilíbrio entre cátions e ãnions somente é possível quando 
expressamos as suas concentrações em mEq/L e jamais em mg/L. 
O desequilíbrio entre Na+ e K+, é causado e mantido, principalmente, por um transporte ativo 
pela adenosinatrifosfatase íon dependente (Na+ - K+ - ATPase). A distribuição desigual de Na+ e K+ 
é uma condição para a excitabilidade das membranas, principalmente das membranas das células 
nervosas. 
A despeito da distribuição desigual de íons, o espaço intracelular têm, em geral, a mesma 
osmolaridade como mostra a Tabela 1. 
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20 Ac.Orgânicos SO 
HPO
 
= 
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A
 
4 
mEq/L 
200 
 
190 Líquido Extracelular H2CO3 
 
180 
 
 
 
 
HCO− 
 
170 
 
160 
 
150 HCO − 
 
140 
 
 
H2CO3 
Não Eletrólitos 
 
 
 
 
 
 
 
 − HPO= 
 
130 
 
120 
HCO3 4 
 
Orgânico 
 
110 K+ 
 
100 Na+ 
 
90 Cl 
Na+ Cl
80 
 
70 SO= 
 
60 
 
50 
 
40 Pro 
= 
HPO4 Mg++ 
30 te 
 
= 
= 4 ína 
K+ SO4 
10 Mg++ K++ 
Ca++ 
Ca++ Na+ 
Proteína Mg++ Ac.Orgânicos Proteína 
 
Plasma Líquido Intersticial Líquido Celular 
 
 
 
Figura 1. Composição eletrolítica dos líquidos corpóreos (segundo Gamble). 
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 Tabela 1. Composição Média dos Eletrólitos nos Fluidos Corporais 
 
Extracelular Intracelular 
Vascular Intersticial 
mg/L mEq/L mEq/L mEq/L 
Plasma Plasma Fluido H O 
Na+ 3.260 142 145 10 
K+ 200 5 4 150 
Ca++ 100 5 2 2 
Mg++ 36 3 2 40 
Total de 
cátions 
3.596 155 153 202 
Cl- 3.692 104 114 2 
HCO - 1.647 27 30 10 
Fosfato 106 2 2 140 
SO -2 16 1 1 5 
Ânions de 
ácidos orgânicos 
150 5 5 5
 
Proteinatos 65.000 16 1 40 
Total de 
ânions 
70.611 155 153 202 
Total de 
mEq/L 
310 306 404 
Total de 
mOsm/L 
310 310 310 
 
 
A composição do líquido intracelular, indicada na Figura 1 e Tabela 1, representa a média geral 
das células. Embora essa afirmação possa ser considerada como válida para o conteúdo total de uma 
célula individual, é provável que existam subcompartimentos intracelulares contendo concentrações 
incomuns de certos constituintes, em parte por causa da capacidade variável de fixação por parte 
de diferentes moléculas protéicas e, em parte, refletindo mecanismos seletivos de transporte. 
 
3. Controle do compartimento do líquido extracelular 
 
Diversos mecanismos evoluíram para regular o volume e a tonicidade dos líquidos corporais 
dentro de limites bastante estreitos.Tais mecanismos fornecem exemplos notáveis do conceito de 
regulação da homeostase, isto é, regulação da constância do meio interno do organismo. Em geral, 
os distúrbios do equilíbrio hidroeletrolítico originam-se no compartimento de líquido extracelular, 
que é o compartimentoacessível a determinações. 
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 4. Necessidades diárias de água e eletrólitos 
 
Nas condições ambientais usuais, o adulto normal tem uma perda obrigatória diária de cerca de 
1.500 mL de água. Dessa quantidade, cerca de 600 mL são perdidos pela pele como transpiração 
insensível, de 400 mL no ar expirado e de 500 mL, na urina. Qualquer excesso na ingestão de 
água acima desses níveis aparecerá como volume urinário aumentado. Como a oxidação da glicose 
e dos lipídeos, em quantidade suficiente para liberar 2.000 kcal/dia, resulta na formação de 300 
mL de água, existe ainda a necessidade de uma ingestão obrigatória de água da ordem de 1.200 
mL/dia. 
Por outro lado, em condições normais, não há perda obrigatória de Na+ ou Cl-. Adultos 
submetidos a uma dieta carente em Na+ e Cl- perdem esses íons na urina durante poucos dias, 
após os quais a urina se torna praticamente isenta de Na+ e Cl-, se mantidas constantes todas as 
circunstâncias. A dieta normal fornece 100 a 200 mEq de Na+ e Cl- por dia, que são excretados na 
urina, com exceção de pequenas quantidades perdidas no suor e nas fezes. Na ausência de K+ na 
dieta, verifica-se, durante poucos dias, uma excreção urinária diária de 40 a 60 mEq, após o que 
as perdas urinárias diminuem para cerca de 10 mEq/dia. 
Os distúrbios das relações normais do líquido extracelular podem ser considerados sob quatro 
pontos de vista:(1) pressão osmótica, (2) volume, (3) composição e (4) pH. 
 
 
5. Controle da pressão osmótica 
 
Nenhum desvio considerável da pressão osmótica do líquido intracelular pode ser tolerado 
por muito tempo pelo organismo: tanto a hipertonicidade quanto a hipotonicidade levam a lesões 
irreversíveis e letais do sistema nervoso central. Contudo, não há mecanismo para controle direto 
da pressão osmótica do líquido intracelular, o qual está em equilíbrio osmótico permanente com 
o líquido extracelular. A pressão osmótica deste é regulada por um dos mecanismos homeostásicos 
mais complexos dos animais, o qual, como todos os mecanismos homeostásicos, opera por meio 
de vários dispositivos de retroalimentação. 
A manutenção da tonicidade dos líquidos corporais é efetuada, em grande parte, pela regulação 
da ingestão e da excreção de água. A ingestão de água é regulada pelos mecanismos pouco 
compreendidos da sede, que é desencadeada mesmo por aumentos discretos da tonicidade do 
líquido extracelular. 
O rim do indivíduo adulto pode elaborar urina cujo teor de NaCl varia de 0 a 340 mmoles/L, 
sendo a concentração salina da urina determinada instante a instante pela influência de dois 
hormônios sobre o rim.A Vasopressina(Hormônio Anti-Diurético), liberada pela neuro-hipófise, 
estimula a reabsorção de água, e a Aldosterona, liberada pela córtex adrenal, estimula a reabsorção 
de Na+. O nível circulante destes hormônios é, por sua vez, influenciado pela pressão osmótica e a 
concentração de Na+ no líquido extracelular. Quando a tonicidade do líquido extracelular cai, ocorre 
aumento da secreção de aldosterona e diminuição da secreção de vasopressina; por conseguinte, 
há eliminação de urina hipotônica. Por outro lado, quando o líquido extracelular encontra-se 
hipertônico, o rim passa a eliminar urina hipertônica, em decorrência de um aumento da secreção 
de vasopressina e diminuição da secreção de aldosterona. 
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 6. Controle do volume do líquido extracelular 
 
As proteínas plasmáticas, principalmente a albumina, desempenham papel central na regulação 
do balanço osmótico entre o líquido intersticial e o plasma. Portanto, o volume plasmático está 
geralmente relacionado à taxa de proteínas plasmáticas, sobretudo à albumina. A depleção protéica 
acentuada resulta em diminuição não só da albumina, mas também do volume plasmático. 
O volume do líquido extracelular é determinado pelo seu teor de Na+, sendo regulado pelo 
controle deste teor. Tal regulação é efetuada através da excreção renal de Na+. A ocorrência de 
aumentos no volume intensifica a excreção de Na+, enquanto reduções do volume diminuem a 
sua excreção. Vários mecanismos regulam a excreção renal de Na+ em resposta a modificações do 
volume extracelular, sendo os mais importantes a taxa de filtração glomerular e o sistema Renina- 
Angiotensina-Aldosterona (Figura 2). 
A ingestão de sal em excesso ocasiona um aumento na perfusão dos rins, com consequente 
aumento na taxa de filtração glomerular, com conseqüente aumento da excreção urinária de Na+ e 
diminuição do volume do líquido extracelular. Observam-se alterações opostas quando de contração 
do volume do líquido extracelular. 
Além da taxa de filtração glomerular e do sistema renina-angiotensina-aldosterona, devem existir 
outros fatores que promovem a excreção de sal na presença de expansão do volume do líquido 
extracelular. A expansão do volume do líquido extracelular por infusão salina provoca um acentuado 
aumento da excreção de Na+, independentemente da taxa de filtração glomerular e da secreção de 
aldosterona. Acredita-se que, nesta circunstância, atue o chamado fator atrial natriurético, peptídeo 
hormonal produzido e secretado pelo coração e que tem atividade natriurética. 
 
7. Alterações do metabolismo hidroeletrolítico 
 
Se desprezarmos as alterações do pH e da composição, existirão seis circunstâncias que poderão 
afetar a pressão osmótica e o volume do líquido extracelular. Elas estão referidas na Tabela 2 e 
podem ser reproduzidas em laboratório, sendo que todas elas foram observadas clinicamente.Para 
análise destas alterações, podemos usar a seguinte fórmula empírica: 
 
 
Tonicidade(Pressão Osmótica) = [ Na+] / Água Total Orgânica(ATO) 
 
7.1. Expansão hipotônica — Esta situação ocorre quando há acúmulo de água sem quantidade 
equivalente de sal, como, por exemplo, nos casos em que se administram grandes quantidades de 
líquidos isentos de sal (tais como soluções de glicose) a indivíduos com função renal prejudicada. 
A água acumulada distribui-se osmoticamente por todos os compartimentos. As células do sistema 
nervoso central também são envolvidas, podendo ocorrer convulsões( intoxicação hídrica ) e mesmo 
a morte. 
 
7.2. Expansão isotônica — O acúmulo de água e sal em quantidades isotônicas expande 
o compartimento extracelular, sem alterar o volume ou a composição intracelulares. O líquido 
distribui-se entre o fluido intersticial e o plasma, reduzindo, assim, a concentração de proteínas 
plasmáticas e o hematócrito. O quadro pode manifestar-se na forma de edema das extremidades 
ou pulmonar, constituindo uma complicação ocasionalmente grave da hidratação parenteral. 
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 Figura 2 - Sistema Renina-Angiotensina-aldosterona e o controle do volume do líquido 
extracelular. 
 
 
 
[Na+] ou Pressão arterial 
 
 
 
 
 
 
Renina 
 
 
 
 
 
 
Angiotensinogênio Angiotensina I 
 
 
 
 
Enzima conversora de 
Angiotensina (ECA) 
 
 
Angiotensina II 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Secreção Constricção 
de arteriolar 
Aldosterona 
 
 
 
Retenção de 
Na+ e H2O 
 
 
 
Aumento do V.E.C Aumento da P.A. 
 
 
= aumento = diminuição. V.E.C. = volume extracelular. P.A. = pressão arterial 
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 Tabela 2 – Alteações do Volume e da Composição dos Líquidos Corporais 
 
 
 
Variações de volume e 
deslocamento de líquidos 
 
Volume 
intracelular 
 
Volume 
extracelular 
Na
+ 
plasmático 
Hematócrito 
e 
Proteínas 
plasmáticas 
Excreção urinária 
de 
 
Na+ H2O 
 
 
 
ISOTÔNICA 
 
 
 
 
 
 
HIPERTÔNICAHIPOTÔNICA 
 
 
 
 
 
 
ISOTÔNICA 
 
 
 
 
 
HIPOTÔNICA 
 
 
 
 
 
 
HIPERTÔNICA 
 
 
 
 
 
 
 
7.3. Expansão hipertônica — O acúmulo ou a retenção de sódio leva a uma expansão do 
compartimento extracelular. Se, contudo, esse sódio não se acompanhar de quantidade equivalente 
de água, o fluido extracelular será hipertônico, e haverá transferência de água das células para 
o compartimento extracelular, até atingir o equilíbrio osmótico. Assim, o líquido extracelular 
expande-se às custas das células. Essa é uma eventualidade rara, mas pode ser ilustrada pelos eventos 
dramáticos que se seguem à ingestão de água do mar, a qual contém duas vezes mais sódio do que 
a mais concentrada urina de um adulto normal. Se o processo continua, pode sobrevir a morte 
por lesão do sistema nervoso central. 
 
 
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 7.4. Contração hipotônica — Ocorre quando há perda de sal pelo organismo, sem perda 
equivalente de água. Tal situação pode ser observada no caso de uso excessivo de diuréticos, na 
insuficiência da córtex adrenal e em certas doenças renais com sudorese excessiva. Neste caso, há 
perda do controle renal da excreção de Na+, e a urina apresenta grandes concentrações de sal. A 
água remanescente é distribuída entre todos os compartimentos líquidos, de modo que as células se 
expandem. Todavia, os aspectos mais graves do quadro são devidos à redução do volume plasmático 
e à insuficiência circulatória, incluindo hipotensão, taquicardia e, eventualmente, choque. 
 
7.5. Contração isotônica 
 
Trata-se do distúrbio mais freqüente. Como não há perda obrigatória normal de Na+, a contração 
isotônica, como a hipotônica, só pode ocorrer em conseqüência de perda anormal de Na+ pelo 
organismo, mais comumente em uma ou mais secreções do trato gastrointestinal. Essas secreções 
são praticamente isotônicas em relação ao plasma. 
Além disso, como é evidente na Tabela 3, a produção diária total dessas secreções é igual a 65% 
do volume de todo o líquido extracelular, de tal modo que a perda contínua dessas secreções torna- 
se progressivamente grave. Como todos estes fluidos são isotônicos, suas perdas não determinam 
alterações do volume intracelular, e a perda total é exclusiva do fluido extracelular, que contrai 
proporcionalmente. 
 
 
Tabela 3 - Volume diário das secreções digestivas de um adulto normal 
 
 
Secreção Volume (mL) 
Saliva 1.500 
Secreções gástricas 2.500 
Bile 500 
Suco pancreático 700 
Secreções intestinais 3.000 
Total 8.200 
Plasma 3.500 
Fluido extracelular total 14.000 
 
 
 
O fluido intersticial e o plasma encontram-se, normalmente, numa relação de volume de 3:1, 
sendo que, na contração isotônica, a perda de líquido ocorre mais às expensas do fluido intersticial, 
por causa do aumento da pressão osmótica efetiva das proteínas plasmáticas. As características 
clínicas deste estado devem-se principalmente aos distúrbios cardiovasculares resultantes da redução 
do volume plasmático. Mas, quando são produzidos volumes aparentemente adequados de urina, 
a insuficiência renal torna-se evidente pela concentração sangüínea aumentada de nitrogênio não- 
protéico. O rim responde excretando volumes mínimos de urina, mas sem suprimento externo de 
água e sal, o volume do líquido extracelular não pode ser restaurado. A oligúria é seguida de anúria 
e, por fim, o paciente pode tornar-se comatoso e morrer de colapso circulatório. 
 
 
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 7.6. Contração hipertônica 
 
 
A perda de água sem perda concomitante de Na+ resulta em contração dos compartimentos 
intra- e extracelular. Tal processo ocorre quando as perdas obrigatórias de água não são compensadas, 
como no caso de pessoas privadas de água, pacientes idosos e debilitados, incapazes de se alimentar, 
pessoas doentes abandonadas, as que não respondem ao estímulo normal da sede e pacientes com 
diabetes insipidus ou mellitus, que perdem grandes quantidades de água na urina, sem ingestão 
equivalente de líquidos. Como as membranas celulares são bastante permeáveis à água, a pressão 
osmótica nos compartimentos intra- e extracelular aumenta de modo equivalente. Antes de 
surgir uma disfunção grave, em conseqüência da contração do plasma, a ocorrência de alterações 
no sistema nervoso central pode constituir a característica dominante dessa síndrome, como na 
expansão hipertônica. 
Na prática, raramente encontramos exemplos puros de uma só dessas circunstâncias. Embora a 
diarréia e/ou os vômitos possam dar origem à contração isotônica, o indivíduo pode não ingerir água 
suficiente para cobrir as perdas obrigatórias, convertendo o quadro numa contração hipertônica. 
As ocorrências normais da existência podem determinar pequenas alterações dos fluidos corporais 
que, se não compensadas, podem levar a uma das seis situações anteriormente descritas. O fato de 
serem notavelmente constantes, o volume do líquido extracelular e a concentração de Na+ retratam 
a eficiência dos mecanismos da homeostase. 
 
 
8. Objetivos a serem alcançados 
 
 
1. Conhecer a composição hidroeletrolítica dos compartimentos biológicos. 
2. Explicar as diferenças das concentrações eletrolíticas dentro e fora da célula. 
3. Conhecer os mecanismos pelos quais é mantida a homeostase hidroeletrolítica. 
4. Identificar as alterações hidroeletrolíticas decorrentes dos distúrbios do equilíbrio de fluidos e 
eletrólitos. 
5. Associar situações clínicas com as alterações hidroeletrolíticas. 
 
 
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FUNÇÃO RENAL 
 
 
1. Introdução 
 
Os rins são os principais órgãos envolvidos na manutenção do volume, da osmolalidade, do 
pH e da composição do líquido extracelular. A regulação da homeostase por este órgão é feita 
através de quatro processos principais: 
(1) Filtração do plasma através da membrana glomerular. 
(2) Reabsorção tubular seletiva de água e solutos. 
(3) Secreção tubular seletiva de solutos. 
(4) Secreção de hormônios (por exemplo: 1,25 diidroxicolecalciferol, eritropoietina e renina) 
 
2. Filtração glomerular e formação da urina 
 
O sangue chega aos rins pela artéria renal, percorre seus ramos, atinge as arteríolas aferentes e 
entra nos capilares glomerulares. Ao passar por esses capilares, parte do plasma é filtrada e entra na 
luz tubular. O restante do sangue percorre as arteríolas eferentes, capilares peritubulares, vênulas 
e veias e deixa os rins pela veia renal. A filtração glomerular é a primeira fase na formação da 
urina. 
A formação do filtrado glomerular é regulada pela diferença da variação (∆) da pressão 
hidrostática transcapilar (P) e da pressão osmótica (π). A velocidade ou taxa de formação do 
filtrado em um único glomérulo é dada pela expressão: 
 
 
SNGFR = K
f 
. A . [(P
g 
- P
t
) - (π
g 
- π
t
)], onde: 
 
SNGFR é a taxa de filtração para um único nefron, K
f 
e A são, respectivamente, o coeficiente 
de permeabilidade e a área da membrana glomerular, P
g 
e P
t 
são, respectivamente, as pressões 
hidrostáticas intracapilar e no interior da cápsula de Bowman, π
g 
é a pressão osmótica dentro do 
capilar glomerular e π
t 
é a pressão osmótica no interior da cápsula de Bowman (Figura 1). 
Segundo a Figura 1, o aumento da pressão intratubular renal pode também levar à redução da 
pressão efetiva de filtração. Isso ocorre, por exemplo, nas lesões da membrana glomerular que 
permitem a passagem de grandes quantidades de proteínas para o interior dos túbulos renais. 
Em um indivíduo normal adulto (80 kg), são filtrados 1.000 a 1.500 mL de sangue/minuto, 
sendo produzidos 120-125 mL de filtrado/minuto, o que corresponde à taxa de filtração 
glomerular (TFG). A determinação da taxa de filtração glomerular é um meio para avaliar a 
função de filtração glomerular. A medida