2 - Correlações clínicas Berne - Equilíbrios iônicos e potenciais de repouso nas membranas

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Equilíbrios iônicos e potenciais de repouso da membrana
Correlações clínicas
Berne
	 Que tipo de trabalho pode ser realizado pela energia do potencial eletroquímico armazenada em um gradiente de íon? No capítulo 1, vimos que o potencial eletroquímico do gradiente de Na+ através da membrana plasmática fornece a energia para o transporte ativo secundário de açúcares e aminoácidos. Na mitocôndria, a ação das enzimas de transporte de elétron cria um gradiente de potencial eletroquímico para H+ na membrana mitocondrial interna. Os íons H+ são transferidos de volta para a matriz mitocondrial via complexo da enzima ATP sintase, na membrana mitocondrial interna. A ATP sintase usa a energia liberada pelos íons de H+ para efetuar a síntese de ATP. Drogas como o veneno dinitrofenol, que aumentam a permeabilidade da membrana interna mitocondrial a H+, causam o colapso do gradiente de H+ e impedem a síntese de ATP.
	 A derivação da equação de Gibbs-Donnan se dá a partir da definição do potencial eletroquímico. Quando ambos, K+ e Cl-, tiverem alcançado o equilíbrio, a diferença de potencial eletroquímico de cada íon através da membrana será zero. Tem-se que [K+]intra [Cl-]intra = [K+]extra[Cl-]extra.
	 As membranas plasmáticas de eritrócitos de pacientes com esferocitose hereditária (EH) são cerca de três vezes mais permeáveis a Na+ do que os eritrócitos de indivíduos normais. O nível de ATPase Na+/K+ nas membranas de eritrócitos de pacientes com EH também é substancialmente elevado. Quando eritrócitos de tipo EH têm glicose suficiente para manter níveis normais de ATP, elas excluem o Na+ tão rapidamente quanto ele se difunde para o citosol. Consequentemente, o volume dos eritrócitos é mantido. Entretanto, quando eritrócitos EH são retidos no seio venoso do baço, com O2 e glicose presentes em níveis baixos, a concentração intra-celular de ATP cai. O Na+ não pode ser bombeado para fora pela ATPase Na+/K+ tão rapidamente quanto ele entra. Os eritrócitos incham devido ao efeito osmótico da elevada concentração intra-celular de Na+. O baço leva esses eritrócitos inchados à destruição e, como consequência, oi paciente portador de EH se torna anêmico.
	 Glicosídios cardíacos, como os digitálicos e drogas relacionadas, são capazes de aumentar a força da contração do coração (capítulo 16). Esses compostos inibem a ATPase Na+/K+. Como resultado dessa inibição, o nível intra-celular de Na+ nas células cardíacas se eleva. Cada contração do coração é iniciada por um aumento da concentração citosólica de Ca2+ (capítulo 15). Para o músculo cardíaco relaxar, o Ca2+ deve ser removido do citosol. A remoção do Ca2+ do citosol das células cardíacas é realizada pelo bombeamento para o retículo sarcoplasmático (RS) por uma ATPase-Ca2+, na membrana do RS< e para fora da célula através da membrana plasmática, por uma ATPase-Ca2+ de membrana plasmática, e por trocadores de Na+/Ca2+ na membrana plasmática. A ATPase-Ca2+ bombeia Ca2+ para dentro do retículo sarcoplasmático; os trocadores de Na+/Ca2+ bombeiam Ca2+ para fora da célula, através da membrana plasmática (Esses transportadores de íons foram descritos no capítulo 1). Pelo fato de os glicosídios cardíacos aumentarem a concentração citosólica de Na+, o trocador de Na+/Ca2+ não é tão efetivo em excluir Ca2+ da célula. Consequentemente, a ATPase-Ca2+ pode acumular mais Ca2+ no RS e, então, mais Ca2+ é liberado do RS para a próxima contração cardíaca, que será mais forte que a normal por causa do pico maior de Ca2+ no citosol.
	 A equação de condutância de corda pode ser deduzida de maneira simples. Como termos visto, se a voltagem trans-membranosa é igual ao potencial de equilíbrio para um íon em particular, não haverá fluxo resultante daquele íon através da membrana. Entretanto, se o potencial da membrana não for igual ao potencial de equilíbrio para um dado íon, a diferença entre o potencial de membrana e o potencial de equilíbrio do íon pode ser considerada como a força movente para aquele íon. Como os íons têm carga, o fluxo iônico é equivalente à corrente elétrica. Aplicando a lei de Ohm, a corrente resultante de um íon através da membrana é igual à condutância (g) da membrana para o íon multiplicada pela força movente do íon (Em – Eeq).
	 No estado estacionário, quando Em (potencial da membrana) é constante, não há corrente iônica através da membrana. Se houvesse corrente resultante, Em iria se alterar. Se assumirmos que K+, Na+ e Cl- são os únicos íons eletricamente importantes, a condição de corrente iônica resultante igual a zero leva à equação de condutância da corda.
	 Temos visto que a condutância a K+ no repouso é maior, e, assim, esse íon tem a maior influência no potencial de repouso da membrana. Por essa razão, mudanças que ocorram na concentração de K+ no fluido extra-celular de um paciente irão afetar os potenciais de repouso da membrana de todas as células. Um aumento de K+ no meio extra-celular despolarizarão parcialmente as células (diminuição da magnitude do potencial de repouso da membrana), enquanto que uma diminuição do nível de K+, no meio extra-celular, irá hiper-polarizar as células (aumento de magnitude do potencial de repouso das membranas). Tanto a despolarização quanto a hiper-polarização de células cardíacas (capítulo 37) podem levar a arritmias cardíacas, algumas das quais ameaçam a vida. Hipo-calemia (baixa concentração sérica de K+) pode ser resultado de um uso prolongado de diuréticos. A hiper-calemia (elevada concentração de K+) ocorre na insuficiência renal aguda e em um distúrbio chamado de paralisia periódica hiper-calêmica, que se caracteriza por episódios de fraqueza muscular e paralisia flácida.