Regulação respiratória do equilíbrio ácido-base

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Regulação respiratória do equilíbrio ácido-base
Segundo Arrhenius:
· Ácido: substância que em solução aquosa produz íons H+
HCl (aq) – H+ (aq) + Cl (aq)
· Base: substância que, contendo grupos OH, em solução aquosa libera íons OH-
NaOH (aq) – Na+ (aq) + OH- (aq)
[H+] = [OH-] – solução neutra
[H+] > [OH-] – solução ácida
[H+] < [OH-] – solução alcalina
Contudo, essa definição de Arrhenius não compreendia todas as bases. Desse modo, veio a teoria de Bronsted-Lowry, que dizia que:
· Ácido: toda espécie química, molécula ou íon capaz de ceder prótons (H+)
· Base: toda espécie química, molécula ou íon capaz de receber prótons (H+)
· pH = -log [H+]
O pH afeta a estrutura e a atividade de biomoléculas. A medida de pH no sangue e na urina são parâmetros importantes no diagnostico médico. Quando falamos em regulação do equilíbrio ácido-base, referimo-nos, na verdade, à regulação da concentração do íon-hidrogênio nos líquidos corporais. 
A grande maioria dos processos celulares, teciduais e orgânicos são sensíveis a variações de pH.
Nosso sangue, na faixa de normalidade, fica entre 7,35 e 7,45.
E, obviamente, se temos ora alterações no nosso meio ou ora alterações no meio externo, somos capazes de tirar o nosso corpo desse equilíbrio, fazendo com que o pH ora esteja aumentado, ora esteja reduzido. Então, situações patológicas vindas do meio externo ou interno são capazes de gerar alterações no pH. 
De onde vem o H+ produzido endogenamente?
· Metabolismo aeróbico: a principal fonte de hidrogênio é a reação do CO2, que é produto final da oxidação da glicose e ácidos graxos. 
 CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3-
 Nitrase carbônica acelera a reação.
· Metabolismo do aminoácido: formam ácido sulfúrico (cisteína), ácido fosfórico (fosfolipídios e fosfoproteínas).
· Metabolismo incompleto ou anaeróbico de carboidrato e gorduras: ácido lático (metabolismo anaeróbico da glicose), ácido aceto acético e butírico (cetoacidose diabética). 
Diariamente, cerca de 50 a 70 mEq de íons hidrogênio são produzidos. Mas, por que tão poucos hidrogênios livres?
· Mecanismos químicos – o sangue e os tecidos contêm tampões que absorvem íons H+, de modo que uma injeção de ácido produz apenas uma pequena queda no pH. Ou seja, eles estão presentes na nossa circulação e vão garantir que, apesar de ser produzido H+ e esse H+ ser liberado na circulação sanguínea, essas proteínas são capazes de se ligar a esse próton e o remover de ficar livre em solução. 
· Mecanismos fisiológicos – os pulmões e os rins normais eliminam os produtos ácidos do metabolismo tissular quase tão rapidamente quanto se formam. Desse modo, tanto o nosso sistema respiratório quanto o renal são os principais sistemas fisiológicos envolvidos nessa homeostase de equilíbrio ácido-base. 
Defesa contra mudanças na [H+]
· Sistemas tampão químico ácido base dos líquidos corporais: podem atuar dentro de fração de segundo para impedir a ocorrência de alterações excessivas na concentração de íons de hidrogênio. É muito rápido. 
· Regulação respiratória: são necessários 1 a 12 minutos para que o sistema respiratório possa fazer ajustes agudos.
· Controle renal: os rins são reguladores de mais longo prazo, necessitando de muitas horas e vários dias para reajustar a concentração de íons hidrogênio. 
O sistema respiratório é 100 vezes mais potente de ácidos ou bases por dia quando comparado com o sistema renal. Vale lembrar que, além de serem mais rápidos, os pulmões são mais eficazes nessa eliminação – trabalham eliminando ou retendo CO2, enquanto os rins trabalham na excreção de ácidos e bases pela urina. 
 
Sistema tampão
· O tampão é qualquer substancia capaz de se ligar reversivelmente ao H+. Por conseguinte, impede a ocorrência de alterações pronunciadas da concentração de íons de hidrogênio quando se acrescenta ácido ou base à solução. Desse modo, é possível relacionar a concentração do tampão com o pH e o pKa através da chamada equação de Henderson-Hasselbalch: 
pH = pKa + log ([sal]/[ácido])
No nosso organismo nós temos dois sistemas considerados tampões: o sistema bicarbonato (que tem uma grande importância) e o sistema considerado não bicarbonato. 
A principal forma de tamponamento, como o quadro mostra, é a de bicarbonato/ ácido carbônico. Contudo, é importante ressaltar que pessoas com anemia, com desnutrição, que acabam por pulsar baixos níveis de proteína no sangue, são mais suscetíveis a apresentarem alterações de pH com modificações dos meios externo e interno, principalmente pela perda de proteínas que são capazes de se ligar ao H+ ou liberá-lo quando no sangue. 
A concentração de H2CO3 é aproximada a de CO2. 
Equação importante pois correlacionamos a concentração de bicarbonato no sangue com pH (direta; se tenho aumento de bicarbonato, aumento de pH) e entre o co2 e o ph (inversa; aumento de co2 eu tenho queda no pH).
pH = pKa + log ([HCO3]/[CO2])
Lei de Henry diz que a concentração de um gás em um liquido é diretamente proporcional a sua pressão parcial e sua solubilidade. 
C = K.P (constante de solubilidade x a pressão)
Visto que a concentração de CO2 dissolvido obedece a lei de Henry (constante de solubilidade do CO2 = 0,03)
pH = pKa + log ([HCO3]/[CO2]) → pH = pKa + log ([HCO3]/0.03 x PCO2)
A concentração de cada um dos dois componentes do sistema bicarbonato pode ser regulada: o dióxido de carbono, pelo sistema respiratório, o íon bicarbonato, pelos rins. Como consequência, o pH do sangue pode ser deslocado para cima ou para baixo pelos sistemas de regulação respiratório e renal. 
pH = pKa + log ([HCO3]/0.03 x PCO2) → pH = 6.1 + log ([HCO3]/0.03 x PCO2)
Diagrama de Davenport
Pela esquerda temos as concentrações de bicarbonato. Vemos diversas curvas que são as isóbaras, que nos dão as diferentes pressões parciais de CO2. No eixo X podemos ver como se comporta o pH. Uma queda na PCO2, observado pelo diagrama, resulta num aumento de pH, indo de acordo com a fórmula. Quanto menos inclinado, significa que o individuo perdeu tampão (indivíduos com anemia, por exemplo). 
Os distúrbios que levam o pH para fora de sua faixa normal podem ser divididos em distúrbios metabólicos e distúrbios respiratórios. Ambos os distúrbios podem trazer o pH para baixo, o que será chamado de acidose de origem metabólica (para distúrbios metabólicos) ou acidose respiratória (para distúrbios respiratórios). Da mesma forma, os distúrbios podem favorecer o aumento do pH, gerando uma alcalose metabólica ou respiratória. 
Além desses distúrbios, alguns indivíduos podem apresentar distúrbios mistos ou duplos (acidose respiratória + alcalose metabólica, acidose metabólica + alcalose respiratória, alcalose respiratória + acidose metabólica, alcalose metabólica + alcalose respiratória). 
Existe uma relação muito importante entre a ventilação e a PCO2. Isso porque a primeira função da ventilação alveolar é permitir com que tenhamos absorção de oxigênio, bem como que eliminemos CO2 para o ambiente. Se relembrarmos, a hipoventilação é quando deixamos de absorver o oxigênio do sangue e de eliminar o CO2 para o ambiente. Já na hiperventilação, continuamos captando oxigênio, mas expelindo CO2 para o ambiente muito além do que deveríamos. Portanto, o aumento da ventilação alveolar acaba por gerar uma queda na PCO2, ou seja, a hiperventilação leva a uma queda do CO2 que sai dos pulmões. De modo oposto, a hipoventilação acaba por reter CO2 no nosso sangue, aumentando a PCO2. 
Aumento da PCO2, queda do pH sanguíneo (isso pode-se tirar da fórmula pH = pKa + log ([HCO3]/0.03 x PCO2)). Desse modo, é gerada a acidose respiratória. Pode ocorrer de obstrução das vias aéreas, fibrose pulmonar, fraqueza dos músculos respiratórios e drogas que deprimem o centro respiratório. 
Acidose respiratória no diagrama
O individuo que está em situação normal (PCO2 = 40, [HCO3-] = 24 e um pH = 7.4), passa para a situação de acidose respiratória retendo CO2 no organismo (sai de uma isóbara de 40 e vai em direção a uma de 60, 70, 80... quanto maior o valor da isóbara, mais grave), levandoa consequência de queda no pH sanguíneo. Só que, uma vez que esse distúrbio é gerado, um outro órgão que faz parte da homeostase, que são os rins, entrarão em ação. De modo resumido, a parte mais distal dos rins possui as células intercalares alfa (eliminam acido pela urina) e células intercalares beta (eliminam bases pela urina). Essas células são células extremamente similares, se diferenciando apenas por sua polarização (canais que estão em direção aos túbulos renais se movem de um lado para o outro podendo ser convertidas em beta ou alfa dependendo da situação do doente). Então, na resposta de acidose respiratória, os rins, para tentar controlar a queda no pH, começará eliminar prótons e o amônio pela urina. Além disso, os rins tentam reabsorver bases. 
Na gasometria, indivíduos que apresentam um caso de acidose respiratória causada pelo aumento da PCO2, vão apresentar na gasometria o aumento do bicarbonato, na tentativa de trazer de volta o pH para a sua normalidade. 
Acidose respiratória primária 
· Achados laboratoriais 
pH reduzido ou normal
PCO2 aumentada
HCO3- aumentado 
· Etiologias: atelectasia por obstrução brônquica, trauma torácico, distensão abdominal, intoxicação por opiáceo, pneumotórax, enfisema, asma, distrofia muscular, bronquiectasia. 
OBS: Para todo distúrbio primário, a resposta compensatória acompanhará o distúrbio. Isto é, o aumento da PCO2 gera uma resposta compensatória de aumento de bicarbonato. 
 
No caso da alcalose respiratória, vemos o contrario da acidose respiratória. Este se dá pelo processo de hiperventilação alveolar. Nesse caso, há uma queda da PCO2 que levará um aumento do pH. Pode ocorrer de ansiedade, histeria, estresse, mudança para áreas de grandes altitudes, onde a pressão atmosférica do oxigênio baixa estimula a ventilação e também pode decorrer de hipóxia em doenças pulmonares, como na pneumonia. 
Em caso de alcalose respiratória, o que veremos no diagrama é que a isóbara será mudada para a direita, diminuindo o valor da PCO2 (que por si só geraria o aumento do pH). Quem tentará fazer com que essa situação retorne à normalidade são os rins novamente. Então, se eu tenho pouco ácido e muita base retida no sangue, o que os rins passam a fazer é reter H+ da urina e passam a eliminar bicarbonato na urina. Então a queda no PCO2 será junta a uma queda do bicarbonato.
Alcalose respiratória primária 
· Achados laboratoriais 
pH amentado ou normal
PCO2 reduzida
HCO3- reduzido
· Etiologias: hiperventilação por ansiedade, lesões no SNC como encefalite, tumor cerebral, cirurgia intracraniana, salicilatos e sulfonamidas, alcalose pós-acidose. 
Acidose metabólica
Pode decorrer de diabetes mellitus descompensado devido ao acúmulo de cetoácidos; acúmulo de ácido lático secundário à hipóxia tecidual (glicólise descompensada).
Esse distúrbio acontece quando o nosso organismo está produzindo ácidos demais e não de forma relacionada ao CO2. 
Na gasometria, a acidose metabólica é caracterizada pela diminuição do bicarbonato sanguíneo que ocasiona a queda no pH. Isso ocorre pela produção excessiva de H+ em solução, as bases são consumidas. 
Vemos no diagrama, portanto, uma queda no bicarbonato (que acaba por diminuir o pH), e como resposta compensatória, o nosso organismo gera uma queda no CO2 na tentativa de trazer o pH à sua normalidade. Essa queda do CO2 é gerada por hiperventilação reflexa. 
Acidose metabólica primária 
· Achados laboratoriais 
pH reduzido ou normal
HCO3- reduzido
PCO2 reduzida
· Etiologias: ganho de ácido pelo líquido extracelular, cetoacidose, NPT, acidose tubular renal, fistula pancreática, diarreia...
Alcalose metabólica 
Pode decorrer de ingestão excessiva de álcalis; perda de suco gástrico (aspiração gástrica, vômito).
O que ocorre é o aumento do pH sanguíneo decorrente do aumento de bases no nosso sangue ou removendo H+ do corpo. 
A alcalose metabólica, então, é caracterizada pelo aumento de bases (aumento de bicarbonato sanguíneo), que gera um aumento do pH, e esse aumento do bicarbonato é acompanhado, como resposta compensatória, do aumento da PCO2. Esses indivíduos estarão, então, hipoventilando. 
Alcalose metabólica primária 
· Achados laboratoriais 
pH alto ou normal
HCO3- aumentado
PCO2 aumentada
· Etiologias: perda de HCl devido ao vomito, aspiração gástrica, peritonite, perda de potássio, uso excessivo de bicarbonato de sódio (pós PCR).
	
A resposta compensatória normal do organismo nunca leva o pH à normalidade!!! 
Diagnóstico de distúrbio ácido base 
1. Verificação da gasometria
2. Análise do distúrbio primário do equilíbrio ácido base
3. Verificação da existência de distúrbio secundário 
Partindo da conclusão que é válida, pula-se para a parte de interpretação de valores.
Os valores de referência são os do gráfico ao lado. Aqui é onde inicia-se a análise do distúrbio primário. 
Verificar se há um distúrbio secundário. Pega-se o distúrbio primário e se aplica a fórmula. 
Iniciando a ultima etapa (verificação de distúrbio secundário), aplicamos a formula de compensação. 
· Diminui-se a média da pressão pela variação. Essa subtração acontece porque dentro de um distúrbio de acidose metabólica que é ocasionado pela queda do bicarbonato, é esperado que haja uma queda na PCO2 também.