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FISIOLOGIA CAMILA SANTIAGO FISIOLOGIA | MEDICINA FISIOLOGIA 04: REGULAÇÃO DO EQUILÍBRIO ÁCIDO BASE - Bronsted-Lowry Ácido é todo composto capaz de doar prótons quando em solução Base é todo composto capaz de aceitar prótons S - No organismo são gerados dois tipos principais de ácidos: fixos – permanecem indefinidamente em solução, como ácido sulfúrico ou voláteis – existem na forma de gás, embora sejam dissolvidos em solução, podem ser eliminados pelos pulmões, como o CO2 - Soluções tampão: soluções formadas por um ácido fraco e o sal do mesmo ácido com uma base forte, que tem capacidade de ligar-se a H+ e doar H+ ao meio, de maneira a manter o pH fisiológico dentro das faixas de normalidade Os principais tampões fisiológicos são: bicarbonato (LEC – 64%), proteínas (7%), hemoglobina (28%) e fosfato (LIC – 1%) Sistema bicarbonato / ácido carbônico: o mais importante para evitar variações de pH produzidas por ácidos não voláteis. Composto por ácido carbônico e bicarbonato de sódio e está presente no nosso plasma Sistema proteína: mais abundante no organismo, tampona tanto no meio intra quanto extracelular. As proteínas são formadas por aminoácidos, os quais possuem caráter anfótero (ácido ou base) Sistema hemoglobina: sistema tampão extremamente importante para os ácidos voláteis. Pode tamponar através de 2 mecanismos: proteína ou grupo imidazol; 1ª etapa: plasma, 2ª etapa: pulmão Sistema fosfato: é o tampão que atua principalmente a nível celular e que apresenta grande importância no sistema renal Regulação do equilibro ácido básico: - Pulmões: tampão bicarbonato e hemoglobina, controle da ventilação (pressão de O2 e CO2) - Sangue: tampão bicarbonato, hemoglobina e proteínas. Arterial e venoso - Rins: tampão bicarbonato e fosfato. Eliminação de amônia Mecanismos de controle do pH dos fluidos corporais: 1. Sistemas tampão-químicos: atuam imediatamente, combinando-se com os ácidos ou com as bases para prevenirem alterações excessivas na concentração de íons hidrogênio 2. Sistema respiratório: regula a remoção de CO2 e HCO3 do sangue, esse mecanismo atua em segundos ou minutos e é utilizado como segunda linha de defesa 3. Sistema renal: excretam urina alcalina ou ácida ajustando a concentração de H+ em direção ao normal, durante a alcalose ou acidose. Este mecanismo atua lentamente (horas a dias), mas é muito potente Excesso de H+: (1) tamponamento extracelular (tampão instantâneo – ocorre o tempo todo) → (2) eliminação respiratória (pulmão – minutos, ocorre em algumas variações) → (3) tamponamento intracelular (pacientes mais urgentes, difusão para as células, 2 a 4 horas) → (4) eliminação renal (excreção de ácidos pelos rins, leva de horas a dias) - O metabolismo diário tem produção de excessos de ácidos em relação a bases. O ácido gerado de forma mais abundando é o carbônico, proveniente da oxidação completa de ácido orgânicos. No entanto, o CO2 não se acumula no organismo, sendo eliminado pelos pulmões - Durante a oxidação de substratos orgânicos, há geração de intermediários a metabolitos que são ácidos orgânicos relativamente fortes (ácido lático, ácido tricarboxilícos e ceto-ácidos). Esses ácidos, igualmente não se acumulam, a não ser temporariamente, se produzidos em excesso. São metabolizados a CO2 e H2O ou seus ânions são eliminados na urina - Tamponamento de H+: quando a concentração de H+ aumenta, a reação é forçada para a direita e mais H+ liga-se ao tampão, desde que haja tampão disponível. Por outro lado, quando a concentração de H+ diminui, a reação tende para a esquerda e H+ é dissociado do tampão. Dessa forma, as alterações da concentração de H+ são minimizadas - Excreção do íon pelo rim: os íons H+ tamponados devem ser excretados via renal, regenerando o HCO3- usado no processo de tamponamento e mantendo a concentração plasmática dentro dos limites normais. Logo, os rins mantem estáveis os níveis de H+ e HCO3- - Se H+ secretado para a luz tubular é tamponado por HCO3, isso corresponde a reabsorção de HCO3 - Se H+ secretado para a luz é tamponado por outros tampões, isso corresponde a geração de HCO3 novo O TCP reabsorve 80-90% do bicarbonato filtrado FISIOLOGIA CAMILA SANTIAGO FISIOLOGIA | MEDICINA Túbulos distais: células alfa estimulam a bomba de hidrogênio na parte apical (acidose) para a eliminação na urina e células beta estimulam a bomba de hidrogênio na parte basal, trazendo ácido de volta ao organismo para compensar a alcalose - Tampão bicarbonato: um ácido fraco (H2CO3) e um sal bicarbonato (NaHCO3). O H2CO3 (ácido carbônico) é formado se a enzima anidrase carbônica estiver presente, ela é abundante nas paredes dos alvéolos e nas células epiteliais dos túbulos renais - É o tampão extracelular mais potente no corpo. Isso se deve principalmente ao fato de que os dois elementos do sistema tampão, HCO3 e CO2, são regulados, respectivamente, pelos rins e pelos pulmões. Como resultado dessa regulação, o pH do líquido extracelular pode ser controlado precisamente pela intensidade relativa da remoção e da adição de HCO3 pelos rins, e pela intensidade de remoção de CO2 pelos pulmões - Tampão fosfato: fisiológico, tampão extracelular, possui importância no tamponamento do liquido tubular renal e dos líquidos intracelulares. O poder total do sistema tampão fosfato, no liquido extracelular, é bem menor que o do sistema tampão bicarbonato, pois sua concentração no liquido extracelular é baixa. Tampona o H+ e gera novo bicarbonato - O tampão fosfato é importante nos líquidos tubulares dos rins por duas razoes: (1) o fosfato geralmente fica muito concentrado nos túbulos, aumentando, assim, o poder de tamponamento do sistema fosfato; e (2) o líquido tubular geralmente tem pH menor do que o liquido extracelular, fazendo com que a faixa operacional do tampão fiquei próxima do pH (6,8) do sistema O fosfato que sobra na absorção pelos túbulos é utilizado, em caso de acidose o hidrogênio excretado é ligado ao NaHPO4 para ser eliminado na urina acidificada, após ser eliminado pela bomba com sódio NaHPO4+ + H+ → NaH2PO4 é eliminado na urina - Tampão amônia: dentro da célula existe a glutamina, a glutaminase renal converte a glutamina em NH3 (amônia) e alfa-cetoglutarato, o alfa por sua vez é convertido em NH3 e 2 CO2 (gás carbônico) e H2O (2 bicarbonatos – 2H+ + 2HCO3-) O hidrogênio gerado pode ser eliminado na urina se ligado a amônia (NH3 + H+ → NH4+) decorrente dessa quebra. Enquanto o HCO3- (bicarbonato) é reabsorvido - Fatores que interferem no processo de excreção renal de H+: Concentração de potássio: diminuição da concentração de potássio leva a saída de potássio do intracelular para o extracelular → troca de H+ para o LIC com diminuição do pH no LIC O resultado é o aumento da excreção de H+, da reabsorção de HCO3- e da excreção de NH4+ Obs: a hipercalemia é a elevada concentração de potássio (K) no sangue. Ela está associada a acidose, pois inibe a secreção de H+ e a reabsorção de HCO3- no túbulo proximal - Fatores que alteram a secreção de H+: Carga filtrada de HCO3-: aumentam a secreção de H+ Estado ácido-básico: na acidose aumenta a secreção de H+ e síntese de NH4+. Na alcalose ela diminui Aldosterona: aumenta a secreção de H+ PTH: diminui a secreção de H+ Concentração plasmática de K+: na hipertônica diminui a síntese de NH4 e hipo aumenta a síntese de NH4 Acidificação da urina: pH urinário máximo é de 5,0 - Distúrbios ácidos-básicos: a avaliação do estado é realizada pela gasometria arterial, que mede a concentração de H+, pCO2 e calcula e concentração de bicarbonato - A adição de H+, a remoção de HCO3- ou o aumento de pCO2 produzirão aumento da concentração de hidrogênio e consequentemente diminuição do pH = acidose- A remoção de H+, adição de HCO3- ou diminuição da pCO2 produzirão diminuição da concentração de H+ e consequente aumento do Ph = alcalose Esses distúrbios podem possuir origem respiratória ou metabólica - Acidose metabólica: tem inicio com a elevação de H+ → leva a acidose do sangue, o que reduz a concentração de bicarbonato - Alcalose metabólica: tem inicio com a diminuição de H+ → leva a alcalose do sangue, o que aumenta a concentração de bicarbonato FISIOLOGIA CAMILA SANTIAGO FISIOLOGIA | MEDICINA - Acidose respiratória: tem inicio no H+ elevado → levando a acidose que aumenta a pressão de gás carbônico - Alcalose respiratória: tem inicio no H+ diminuído → levando a alcalose no sangue, o que reduz a pressão de gás carbônico Causas dos distúrbios respiratórios: - Acidose: asfixia, broncopneumonia, DPOC - Alcalose: respiração excessiva, super ventilação mecânica, pressão intracraniana elevada
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