Fisiologia - Equilíbrio ácido-base

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Gleice Nunes - @amedicadofuturo 
 
Equilíbrio ácido-base 
 
O que é um ácido e o que é uma base? 
O íon hidrogênio é um próton único livre, e 
moléculas ou substâncias que podem liberar um 
íon hidrogênio são chamados de ácido, assim 
como o HCl, que se ioniza e se dissocia em H+ 
e Cl-. 
A base é uma substância que consegue 
receber esse H+, por exemplo: 
HCO3- + H+ → H2CO3. 
O nosso corpo precisa controlar muito bem a 
concentração de H+, porque todo 
funcionamento do nosso organismo é 
diretamente influenciado pela concentração de 
H+, como as enzimas, proteínas 
transportadoras, canais iônicos, entre outros. A 
concentração plasmática de H+ é de 
aproximadamente 0,00004 mEq/L = pH 7,4. 
O pH é inversamente relacionado com a 
concentração de H+, pH baixo quer dizer que 
tem muito H+ e pH alto quer dizer que tem 
pouco H+. Quando o pH está muito baixo, nós 
temos a situação de acidose, que gera uma 
depressão no SNC, dentre outras complicações. 
Quando o pH está alto, temos uma alcalose, 
que causa uma hiperexcitação do SNC. O pH 
no nosso corpo tem que se manter estável, 
tanto a acidose quanto a alcalose podem gerar 
complicações e podem levar até a morte. 
 
Mas de onde vem e para onde vai o H+? 
Nós temos entrada e saída de H+, que podem 
vir tanto da dieta como do próprio metabolismo. 
Aí, nós temos que eliminar esse excesso de H+ 
tanto pela ventilação (na forma de CO2 e água), 
como pela urina. A ingestão e produção de 
ácidos devem ser equilibradas pela excreção de 
ácido. A maior fonte de ácido é a produção 
diária de CO2 durante a respiração celular 
aeróbia. 
 
3 sistemas no nosso corpo regulam H+ para 
evitar a acidose e a alcalose 
1. Sistema tampão químico nos líquidos corporais 
2. Centro respiratório 
3. Rins 
 
Sistema tampão 
Um tampão é uma substância que consome ou 
libera um H+ e tenta estabilizar o pH, ele 
minimiza as variações do pH, mas ele não 
consegue controlar muito bem essa mudança. 
Porém, se não tivéssemos esse tampão, uma 
pequena mudança de ácido ou base no nosso 
organismo já causaria grande mudança no pH. 
Os tampões são encontrados no plasma 
sanguíneo e dentro das células. São a primeira 
linha de defesa contra as mudanças do pH. 
 
Sistema tampão do bicarbonato 
É uma solução com dois ingredientes: um ácido 
fraco (o ácido carbônico – H2CO3) e uma base 
(o bicarbonato – HCO3-). 
Ácido carbônico (H2CO3): produto da reação 
entre o CO2 + H2O. 
 
O ácido carbônico é um ácido fraco que 
rapidamente se dissocia em H+ e HCO-3. 
 
 
 
Após a reação, o H2CO3 liberou um H+. 
 
O segundo componente é o bicarbonato, 
quando a base recebe o H+, ele faz o caminho 
inverso dessa reação, então forma o ácido 
carbônico. 
 
Se nós juntarmos as reações desde a 
formação do ácido carbônico, aparece a 
 
Gleice Nunes - @amedicadofuturo 
 
seguinte forma:
 
Essa reação pode se deslocar tanto para direita 
como para esquerda. Se por algum motivo 
aumentar a concentração de H+ no nosso 
corpo, de alguma fonte metabólica, como por 
exemplo o lactato, nós teremos um aumento 
da concentração de HCO3- que vai tamponar o 
H+, e eles vão formar o ácido carbônico. O 
HCO3- vai ser utilizado para tamponar o 
excesso de H+, e o ácido carbônico vai se 
dissociar em CO2 e água, aí essa reação vai 
estar novamente equilibrada, pois se um lado 
dela aumentou, o outro lado também vai 
aumentar. 
As proteínas também podem atuar como um 
tampão, como a hemoglobina, ela pode se ligar 
a um H+ e assim diminuir a concentração de 
H+ no plasma. O sistema tampão nos líquidos 
corporais é a primeira linha de defesa, assim 
que ocorre desequilíbrio no pH, eles são os 
primeiros a agir. Mas eles não são tão 
suficientes porque eles não acrescentam ou 
eliminam o H+, então precisamos de uma 
segunda linha de defesa, que é a respiração. 
 
Respiração 
É a segunda linha de defesa contra as 
mudanças do pH, que é a nossa ventilação, pois 
nós conseguimos eliminar o CO2 pelos pulmões. 
Quando aumentamos muito a nossa ventilação, 
nós eliminamos muito CO2 e diminuímos a 
concentração de CO2 sanguínea. E se nós 
diminuímos muito a ventilação, nós não 
eliminamos o CO2 e aumentamos a 
concentração dele no sangue. Se a formação 
de CO2 no metabolismo aumenta, ↑ PCO2, ↑ 
ventilação, ↓ PCO2. Alterações na ventilação 
pulmonar ou na produção de CO2 afetam 
diretamente a pressão de CO2 no nosso 
sangue. Quando a concentração de CO2 
aumenta, a concentração de ácido carbônico 
também aumenta, nosso pH vai diminuir. Veja 
que quando nós temos um pH de 7,4, temos 
uma ventilação alveolar normal, porém se 
aumentarmos a concentração de H+, ou seja, 
diminuir o pH do sangue, nós vamos aumentar 
a ventilação para tentar eliminar o CO2, para 
eliminar o H+ em excesso. Nosso sistema 
respiratório funciona como um feedback 
negativo, se ocorre aumento da concentração 
de H+, nossa ventilação aumenta e coloca o 
CO2 para fora, e assim a gente diminui a 
pressão de CO2 no nosso plasma; e se a 
PCO2 diminui, o H+ também diminui, e como 
era o H+ que estava desencadeando a 
ventilação, a ventilação vai diminuir e vai voltar 
ao normal. Se nós tivermos mudança no pH, 
primeiro temos o sistema tampão – que age 
imediatamente – e depois a respiração, e a 
respiração é capaz de equilibrar o pH dentro de 
3 a 12 minutos após essa mudança inicial. E aí 
nós temos a terceira linha de defesa, que é o 
controle renal. 
 
Controle renal 
Os rins fazem o controle do ácido e da base do 
nosso corpo porque eles podem excretar urina 
ácida ou urina básica. A excreção de urina ácida 
reduz a quantidade de H+ no nosso plasma e a 
excreção de urina básica reduz a quantidade de 
base. 
Quando acontece a alcalose – diminuição da 
concentração de H+ no nosso plasma – os 
nossos rins não reabsorvem o bicarbonato que 
é filtrado lá no glomérulo, então a gente 
excreta o excesso de bicarbonato. Como o 
bicarbonato tampona o H+, se a gente diminui 
o bicarbonato, a gente aumenta a 
concentração de H+ nos nossos líquidos 
extracelulares e nós vamos reverter a alcalose. 
Quando estamos em acidose, os rins 
reabsorvem esse bicarbonato e se precisar eles 
produzem até um pouco mais de bicarbonato. 
Como o bicarbonato tampona o H+, se a gente 
 
Gleice Nunes - @amedicadofuturo 
 
reabsorver mais bicarbonato, a gente tampona 
o H+ e diminui a concentração no nosso 
sangue. 
 
Os rins fazem o controle da concentração de 
H+ por 3 mecanismos: secretar H+, reabsorver 
bicarbonato ou até mesmo produzir mais 
bicarbonato. Aproximadamente 80 a 90% do 
bicarbonato é reabsorvido nos túbulos 
proximais, o restante é reabsorvido nos túbulos 
distais e nos ductos coletores. Para cada HCO3- 
reabsorvido, um H+ é secretado. As células 
epiteliais do túbulo proximal – que é onde 
ocorre a reabsorção de maior parte do 
bicarbonato – secreta o H+ através de uma 
proteína chamada proteína trocadora de Na/H, 
ela troca um sódio por um hidrogênio. Esse é o 
mecanismo de contratransporte 
sódio/hidrogênio. 
Todo esse processo começa com o CO2 
dentro das células tubulares, ele pode chegar 
nessa célula por difusão ou pode ser formado 
pelo metabolismo. Dentro da célula tubular 
existe uma enzima chamada de anidrase 
carbônica, que combina o CO2 com o H2O e 
forma o acido carbônico, que logo depois se 
dissocia em HCO3- e H+. Esse H+ é que vai 
para proteína trocadora de sódio hidrogênio 
que secreta o H+ e reabsorve o sódio em 
troca. Nós reabsorvemos ou secretamos sódio 
pelos rins para controlar o volume do líquido 
corporal e a pressão arterial. Além do H+, nós 
temos a formação de HCO3- que se move 
através da membrana para o líquido intersticial 
renal e para o sangue. Novamente, para cada 
reabsorção de um íon HCO3-, um íon H+ é 
secretado. O bicarbonato não passa pela 
membrana entre a célula e o lúmen tubular, 
então o HCO3- que é filtrado pelos glomérulos 
não pode ser reabsorvido diretamente. Ele é 
reabsorvido só depois que ele se combinacom 
H+ para formar H2CO3 e depois de se 
dissociar em CO2 e H2O. CO2 consegue se 
difundir pela membrana onde ele se recombina 
com H2O pela enzima anidrase carbônica 
gerando nova molécula de H2CO3 dentro das 
células. 
 
Sob condições normais, a secreção de H+ é de 
aproximadamente 4.400 miliequivalente/litro/dia, 
a filtração do HCO3- é de aproximadamente 
4.320 miliequivalente/litro/dia. As quantidades 
desses íons nos túbulos são muito parecidas e 
eles se combinam para formar CO2 e água. E 
essa equivalência entre o H+ e o HCO3- é 
chamada de titulação. A gente viu que tá 
faltando 80 miliequivalente/litro/dia, e esse H+ 
que tá faltando é excretado pela urina, que 
retira do corpo ácidos não voláteis, ou seja, 
aqueles ácidos que não podem ser excretados 
pela respiração. Para excretar esses 80 
miliequivalente/litro/dia, na urina, nós 
precisaríamos de aproximadamente 2.600 litros 
de urina por dia, para excretar esses íons H+ 
se eles estivessem livres na solução. E a gente 
sabe que é impossível produzir esse volume de 
urina. A gente precisa de ajuda de mais 2 
componentes: o fosfato e a amônia. Quando 
todo o HCO3- menos tiver sido reabsorvido e 
não estiver mais disponível para combinar com 
H+, lembre-se que a gente tinha HCO3- no 
lúmen tubular, então qualquer excesso de H+ 
pode se combinar com o NaHPO4-, que é o 
fosfato com o sódio, para formar o NaH2PO4, 
que será excretado como um sal de sódio. 
Outro sistema tampão no líquido tubular é 
composto pelo íon amônio, o NH4+, que é 
sintetizado a partir da glutamina que vem do 
metabolismo de aminoácidos no fígado. A 
glutamina é metabolizada e forma 2NH4+ e 
2HCO3-. O NH4+ é secretado para o lúmen 
tubular fazendo uma troca com o sódio, que é 
reabsorvido. E o HCO3- é transportado através 
da membrana e é captado pelos capilares 
peritubulares. Assim, para cada molécula de 
glutamina metabolizada no túbulo proximal, 2 
 
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NH4+ são excretados na urina e 2HCO3- são 
reabsorvidos no sangue. O H+ secretado pela 
membrana tubular para o lúmen também se 
combina com a amônia, o NH3, para formar o 
NH4+ que será excretado. Então, o excesso de 
H+ vai para a urina, onde vai ser tamponado 
pelo fosfato ou pela amônia. O mecanismo pelo 
qual os rins corrigem a acidose ou a alcalose é 
a titulação incompleta do H+ em relação ao 
HCO3-, levando um ou outro para urina para 
ser excretado e eliminado do plasma sanguíneo. 
As duas primeiras linhas de defesa do nosso 
corpo evitam que os níveis de H+ oscilem 
muito no plasma sanguíneo, até que a terceira 
linha de defesa, uma mais lenta, que são os rins, 
consigam colocar para fora o ácido ou a base. 
Embora a resposta renal seja um pouco mais 
lenta, ela é o controle mais potente do 
equilíbrio ácido básico do nosso corpo. 
 
Desequilíbrios ácido básico 
Podem ocorrer de origem respiratória ou 
metabólica. Isso ocorre quando as três linhas de 
defesa falham em manter a homeostase do pH. 
Os desequilíbrios são primariamente 
classificados pelo pH, se o pH estiver muito 
baixo temos uma acidose; se estiver muito alto 
temos uma alcalose. A ventilação influencia no 
pH, pois mudanças na ventilação alteração a 
PCO2. 
Se nós tivermos uma acidose ou alcalose com 
uma alteração primária no CO2, essa alteração 
será de origem respiratória; 
Se a alteração primaria for no HCO3-, essa 
alteração terá uma origem metabólica. 
 
Tanto a acidose quanto a alcalose podem ter 
origem respiratória e metabólica. Na acidose 
sempre ocorre diminuição do pH, ou seja, 
aumento de íons H+ e na alcalose ocorre o 
contrário, aumento de pH e diminuição de íons 
H+. 
 
 
 
Acidose respiratória 
Linha 1 da tabela. Se eu tiver muito H+, pH é 
baixo, ou seja, acidose. Na acidose tem aumento 
da PCO2. Então a acidose é respiratória, pois o 
que está causando o problema é a respiração. 
Veja que nós temos um aumento primário no 
CO2, que vai deslocar a equação para a direita, 
como o corpo está em acidose, ocorre um 
aumento do bicarbonato para tentar 
compensar. Veja que após identificar se existe a 
acidose ou alcalose, nós vamos buscar o que 
explica isso. Nesse exemplo, o aumento do 
HCO3- gera uma alcalose, então, como isso 
não faz sentido, é só uma compensação para o 
desequilíbrio primário. 
 
Acidose metabólica 
Segunda linha: muito H+, pH baixo, acidose. Mas 
vejam que agora a PCO2 está normal ou até 
diminuída, e isso não faz sentido, mas se 
olharmos o bicarbonato, faz sentido ele estar 
baixo, pois o aumento na concentração de H+ 
consome e diminui o tampão e desloca a 
equação para a esquerda. 
 
 
Alcalose respiratória 
terceira linha, pouco H+ e pH alto, pouco 
bicarbonato justifica a acidose? Não, mas a 
PCO2 está baixa, justifica então o baixo H+, 
pois desloca a equação para a esquerda, diminui 
o H+ e o HCO3- no plasma, então a alcalose é 
de origem respiratória. 
 
Gleice Nunes - @amedicadofuturo 
 
 
Alcalose metabólica 
Pouco H+, então o pH está alto. A PCO2 
normal ou alta justifica alcalose? Não, CO2 
aumentaria o H+, mas a alta quantidade de 
bicarbonato sim justifica, então a alcalose é 
metabólica. 
 
Mecanismos que geram esses desequilíbrios 
 
Acidose respiratória 
Na acidose respiratória nós temos a retenção 
de CO2, que pode ser ocasionada por alguns 
motivos como: 
- hipoventilação (quando eu respiro muito 
devagar) 
- depressão ventilatória (causada por álcool ou 
drogas) 
- aumento da resistência nas vias aéreas (como 
na asma) 
- distúrbios de troca gasosa (como ocorre na 
DPOC, fibrose, pneumonia grave) 
 
A acidose respiratória envolve uma disfunção 
na eliminação do CO2. O mecanismo 
compensatório renal é tentar aumentar os 
níveis de bicarbonato no plasma. 
 
Acidose metabólica 
Ocorre quando a ingestão e produção de H+ 
excedem a excreção de H+ renal, isso pode 
acontecer por alguns motivos: 
- aumento dos produtos decorrentes da 
produção de energia 
- cetoacidose (ocorre na degradação excessiva 
de gorduras) 
- diabetes (dificuldade em utilizar a glicose como 
fonte de energia) 
- substâncias ingeridas (como a aspirina) 
- insuficiência renal 
- diarreia (é a causa mais comum e mais 
frequente de acidose metabólica, pois há uma 
perda de grandes quantidades de bicarbonato 
de sódio nas fezes, isso pode ser fatal, 
principalmente em crianças) 
As compensações da acidose respiratória 
incluem a hiperventilação (para tentar diminuir a 
PCO2) e também uma compensação renal 
(aumento da reabsorção do bicarbonato) 
 
As alcaloses são menos comuns do que as 
condições de acidoses... 
 
Alcalose respiratória 
- hiperventilação (diminui a PCO2) 
- ventilação mecânica excessiva 
- crises de ansiedade 
 
A resposta compensatória da diminuição da 
PCO2 na alcalose respiratória é a diminuição 
dos níveis de bicarbonato do plasma, com 
maior excreção de HCO3- renal. 
 
Alcalose metabólica 
- excesso de vômito 
- ingestão excessiva de antiácidos 
- diuréticos 
maior reabsorção de Na+ que é acoplada à 
secreção de H+ 
A compensação da alcalose metabólica é a 
diminuição da ventilação, para tentar aumentar 
a PCO2 e também maior excreção de HCO3- 
para tentar compensar o acúmulo inicial de 
bicarbonato. 
 
Para acontecer alguma compensação renal de 
algum desequilíbrio, o desequilíbrio primário 
respiratório deve ser crônico, porque diferente 
da respiração que o mecanismo responde em 
alguns minutos, o mecanismo renal é mais 
lento, demora até dias para ocorrer.