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Faculdades Metropolitanas Unidas Fisiologia – Profª Raquel Cardoso Turma 032203ª13 EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO Bruna Carolina Gonçalves da Silva Debora Wolf Reis Luana Larissa Maciel Ramos São Paulo 2016 2 Sumário 1. Introdução ........................................................................................................................... 3 2. Transporte de Oxigênio ...................................................................................................... 4 3. Transporte de Dióxido de Carbono ................................................................................... 4 4. Processo da Hematose ...................................................................................................... 5 5. Equilíbrio Ácido - Base....................................................................................................... 5 6. Acidoses ............................................................................................................................. 8 6.1 Acidose Respiratória ........................................................................................................ 8 6.2 Acidose Metabólica .......................................................................................................... 9 7. Alcaloses........................................................................................................................... 10 7.1 Alcalose Respiratória ..................................................................................................... 11 7.2 Alcalose Metabólica ....................................................................................................... 11 8. Bibliografia ........................................................................................................................ 13 3 1. Introdução O processo do equilíbrio hídrico e eletrolítico envolve os sistemas circulatório e respiratório, além das respostas renais e comportamentais. Ajustes feitos pelos pulmões e pelo sistema circulatório estão principalmente sob controle neural, podendo ser executados de forma bastante rápida. A compensação homeostática pelos rins ocorre de forma mais lenta porque os rins estão principalmente sob controle endócrino e neuroendócrino. Uma pequena mudança na pressão sanguínea, que resulta do aumento ou do decréscimo no volume de sangue, e rapidamente corrigida pelo centro de controle cardiovascular do encéfalo. Devido à sobreposição das suas funções, uma mudança produzida por um sistema (seja renal ou circulatório) provavelmente tem consequências que afetam o outro. Vias endócrinas iniciadas pelos rins têm efeitos diretos no sistema circulatório, e hormônios liberados pelas células do miocárdio atuam nos rins. Vias simpáticas provenientes do centro de controle cardiovascular afetam não somente o débito cardíaco e a vasoconstrição, mas também a filtração glomerular e a liberação de hormônios pelos rins. 4 2. Transporte de Oxigênio O oxigênio é transportado no pasma (<2%) ou ligado à hemoglobina (>98%) a 𝑝𝑂2 no plasma determina quanto oxigênio se liga à hemoglobina (Hb) , a ligação oxigênio-hemoglobina é influenciada por pH, temperatura e 2,3-difosfoglicerato (2,3- DPG). Durante o processo de transporte do oxigênio após ser captado nos alvéolos, o fator que determina sua afinidade pela hemoglobina é a pressão de oxigênio, ou 𝑝𝑂2 – quanto maior a 𝑝𝑂2, maior a afinidade do 𝑂2 pela Hb. Essa afinidade determinará a quantidade de 𝑂2 liberada para as células posteriormente Hb + 𝑂2 ↔ Hb𝑂2 3. Transporte de Dióxido de Carbono Com relação ao 𝐶𝑂2 , este é pouco transportado pela Hb. O sangue venoso transporta 7% do seu dióxido de carbono dissolvidos no plasma, 23% como carbaminoemoglobina e 70% como íon bicarbonato no plasma. Quando a Hb está conduzindo o 𝐶𝑂2 , esta se encontra na circulação venosa e é denominada de desoxi-hemoglobina. 𝐶𝑂2 + 𝐻2O 𝐴𝑛𝑖𝑑𝑟𝑎𝑠𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑏ô𝑛𝑖𝑐𝑎 ↔ 𝐻2𝐶𝑂3 𝐴𝑛𝑖𝑑𝑟𝑎𝑠𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑏ô𝑛𝑖𝑐𝑎 ↔ 𝐻+ + 𝐻𝐶𝑂3 − 5 4. Processo da Hematose A difusão de gases para dentro e para fora do plasma deve-se à diferença de pressão gerada pelo gradiente entre o ar alveolar e o sangue arterial. Assim, o oxigênio, com elevada pressão no interior dos alvéolos, movimenta-se para os capilares, onde sua pressão é mais baixa. O dióxido de carbono desloca-se em sentido contrário, uma vez que a pressão é maior nos capilares do que nos alvéolos. A difusão de 𝑂2 e 𝐶𝑂2 é influenciada pelos gradientes de pressão parcial, pela área de superfície, pela espessura da membrana e pela distância de difusão. A quantidade de um gás que é dissolvido em um líquido é proporcional à pressão parcial do gás e à solubilidade do gás no líquido. O dióxido de carbono é 20 vezes mais solúvel em soluções aquosas que o oxigênio. A 𝑃𝑂2 alveolar e arterial é de aproximadamente 100mmHg. A 𝑃𝐶𝑂2 arterial e alveolar é de cerca de 40mmHg. A 𝑃𝑂2 venosa normal é de 40mmHg e a 𝑃𝐶𝑂2 venosa normal é de 46mmHg. A composição do ar inspirado e a eficácia da ventilação alveolar afetam a 𝑃𝑂2 alveolar. Mudanças na área de superfície alveolar, na espessura da membrana e na distância intersticial entre os alvéolos e os capilares pulmonares afetam a eficácia das trocas gasosas e a 𝑃𝑂2 arterial. 5. Equilíbrio Ácido - Base O equilíbrio ácido-base é uma das funções essenciais do corpo. O pH de uma solução é uma medida da sua concentração de 𝐻+. A concentração de 𝐻+ no corpo é estritamente regulada. Proteínas intracelulares, como enzimas e canais de membrana, são particularmente sensíveis ao pH porque a função destas proteínas depende da sua forma tridimensional. Um tampão é uma molécula de modera mas não evita mudanças no pH, se combinando com 𝐻+ ou liberando 𝐻+. Na ausência de tampões, a adição de ácido a 6 uma solução causa mudança pronunciada no pH. Na presença de um tampão, a mudança de pH é moderada ou pode ser até imperceptível. A maior fonte de ácido é a produção diária de 𝐶𝑂2 durante a respiração anaeróbia, o dióxido de carbono de combina com a água para formar o ácido carbônio, o qual se dissocia em 𝐻+ e 𝐻𝐶𝑂3 − catabolizado pela enzima anidrase carbônica. A anidrase carbônica nas hemácias converte 𝐶𝑂2 em ácido carbônico, no qual se dissocia em 𝐻+e 𝐻𝐶𝑂3 − . O 𝐻+ então liga-se à hemoglobina, e o 𝐻𝐶𝑂3 − entra no plasma usando a troca por cloreto ou desvio de cloreto. 𝐶𝑂2 + 𝐻2O 𝐴𝑛𝑖𝑑𝑟𝑎𝑠𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑏ô𝑛𝑖𝑐𝑎 ↔ 𝐻2𝐶𝑂3 𝐴𝑛𝑖𝑑𝑟𝑎𝑠𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑏ô𝑛𝑖𝑐𝑎 ↔ 𝐻+ + 𝐻𝐶𝑂3 − De acordo com a lei da ação das massas, o aumento ou diminuição de qualquer um dos componentes da solução causa um deslocamento da reação até um novo equilíbrio ser alcançado. A ventilação é afetada diretamente pelos níveis plasmáticos de 𝐻+ via quimiorreceptores carotídeos e aórticos. Um aumento de 𝐻+no plasma estimula os quimiorreceptores que por sua vez sinalizam aos centros bulbares de controle respiratório para estimular a ventilação. O aumento da ventilação alveolar permite que os pulmões excretem mais 𝐶𝑂2 e convertam 𝐻 + em ácido carbônico. Os rins realizam aproximadamente 25% da compensação que os pulmões não podem dar conta.Eles alteram o pH de duas maneiras: (1) diretamente, por excretar ou reabsorver 𝐻+, e (2) indiretamente, pela mudança na taxa na qual o tampão 𝐻𝐶𝑂3 − é reabsorvido ou excretado. 7 Na acidose, os rins secretam 𝐻+para o lúmem do túbulo usando transporte ativo direto e indireto. A amônia proveniente de aminoácidos e os íons fosfato (𝐻𝑃𝑂4 2−) atuam como tampões nos rins, capturando grande quantidade de 𝐻+como 𝑁𝐻4 + e 𝐻2𝑃𝑂4 − e permitindo que mais 𝐻+ seja excretado. 𝐻𝑃𝑂4 2− + 𝐻+ ↔ 𝐻2𝑃𝑂4 − Na alcalose, os rins invertem o processo geral para a acidose, excretando 𝐻𝐶𝑂3 − e reabsorvendo 𝐻+ na tentativa de levar o pH de volta a uma faixa normal. Ultrapassado o limite de ajuste do pH plasmático, a variação de pH ocorre como se não existisse mais um sistema tampão e, nestes casos, ocorrem patologias relacionadas aos distúrbios ácido-base. pH plasmático normal 7,35 - 7,45 Sistema renal Urina com pH de 4,0 a 8,0 dependendo da necessidade de eliminação de ácidos ou bases Pulmões Mecanismo de respiração com frequência aumentada ou diminuída de acordo com a pressão parcial de 𝐶𝑂2 Componente Metabólico Componente Respiratório 8 6. Acidoses A acidose é um distúrbio caracterizado pelo baixo valor do pH sanguíneo. Esse distúrbio é causado por acúmulo de ácidos devido ao funcionamento insuficiente dos pulmões, rins ou sistemas tampão. Pode ter causa respiratória ou metabólica. O diagnóstico de acidose geralmente requer determinação do pH sanguíneo e uma amostra de sangue arterial normalmente obtida da artéria radial do pulso. O sangue arterial é usado porque o sangue venoso contém concentrações elevadas de bicarbonato e geralmente não permite medir com precisão o estado do pH do corpo. Para saber mais sobre a causa da acidose, são medidas as concentrações de díoxido de carbono e de bicarbonato no sangue. 6.1 Acidose Respiratória Um estado de acidose respiratória ocorre quando a hipoventilação alveolar resulta na retenção de 𝐶𝑂2 e elevação na 𝑝𝐶𝑂2 plasmática. Algumas situações nas quais isso ocorre são a depressão respiratória ocasionada por drogas (incluindo o álcool), aumento da resistência das vias áreas, como na asma, distúrbios na troca de gases ocasionados por fibrose ou pneumonia grave e fraqueza dos músculos na distrofia muscular. A causa mais comum de acidose respiratória é a doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), como o efisema, no qual a troca gasosa inadequada é combinada com perda de área de troca alveolar. Independente da causa da acidose respiratória os níveis de 𝐶𝑂2 no plasma aumentam e levam à elevação do 𝐻+e do 𝐻𝐶𝑂3 −. ↑ 𝑪𝑶𝟐 + 𝐻2O↔ 𝐻2𝐶𝑂3 ↔↑ 𝐻 + + ↑ 𝐻𝐶𝑂3 − A característica da acidose respiratória é a diminuição do pH e a elevação dos níveis de bicarbonato. Qualquer compensação para a acidose respiratória deve ocorrer por mecanismos renais que excretem 𝐻+e reabsorvam 𝐻𝐶𝑂3 −. A excreção de 𝐻+ eleva o pH do plasma. A reabsorção de 𝐻𝐶𝑂3 − fornece mais tampão que se combina com 𝐻+ baixando a concentração de 𝐻+, e consequentemente, aumentando o pH. O tratamento da acidose respiratória tem por objetivo corrigir a causa precipitante e restaurar a ventilação alveolar. 9 Medicamentos que abrem as vias aéreas (broncodilatadores, como albutamol) podem ajudar as pessoas que têm doenças pulmonares, tais como asma e enfisema. As pessoas que têm funcionamento pulmonar ou respiração gravemente comprometido por qualquer motivo que seja, podem necessitar de ventilação mecânica ou respiração artificial. A acidose também pode ser tratada diretamente. Se a acidose for leve, a administração de fluidos intravenosos pode a única medida necessária. Quando a acidose é grave, pode-se administrar bicarbonato por via intravenosa. Contudo, o bicarbonato proporciona apenas alívio temporário e pode se tornar nocivo — por exemplo, ao sobrecarregar o corpo com sódio e água. Não é recomendado utilizar bicarbonato baseando-se apenas no valor de pH da gasometria. Para reduzir o risco de acidose respiratória deve-se tomar sedativos apenas de acordo com a prescrição médica e nunca misturar esses medicamentos com álcool, evitar o tabagismo, uma vez que o cigarro prejudica os pulmões e podem tornar a respiração menos eficiente e manutenção de peso corporal saudável, uma vez que a obesidade pode dificultar a hematose. 6.2 Acidose Metabólica A acidose metabólica é um distúrbio no balanço de massa que ocorre quando a dieta e a produção metabólica de 𝐻+ excedem a excreção de 𝐻+. Este distúrbio tem como origem primária a diminuição dos níveis de bicarbonato plasmático e aumento da concentração de ácidos no organismo, como a ingestão de ácido acetilsalicílico, acidose láctica, diabética, queda acentuada de bicarbonato em casos de diarreia. Casos de doença renal podem levar ao quadro de acidose metabólica devido à retenção de hidrogênio juntamente com ânions como o sulfato e fosfato. Também doses excessivas de medicamentos ácidos, ou envenenamento por metanol ou etilenoglicol podem diminuir o pH plasmático e levar ao quadro de acidose. Se a concentração de 𝐻𝐶𝑂3 − está elevada ou diminuída é um critério importante para distinguir a acidose metabólica da acidose respiratória. A menos que o indivíduo tenha também uma doença pulmonar, a compensação respiratória no caso da acidose metabólica acontece quase instantaneamente. 𝐶𝑂2 e 𝐻 + elevados 10 estimulam a ventilação. Como resultado, a 𝑝𝐶𝑂2 diminui para o normal ou níveis abaixo do normal devido à hiperventilação. Um sinal comum de acidose metabólica é a hiperventilação evidência da compensação respiratória. ↑ 𝐶𝑂2 + 𝐻2O↔ 𝐻2𝐶𝑂3 ↔↑ 𝑯 + + ↓ 𝐻𝐶𝑂3 − A compensação renal da acidose respiratória também acontece na acidose metabólica, ou seja secreção de 𝐻+e reabsorção 𝐻𝐶𝑂3 −. A compensação renal leva vários dias para alcançar a eficácia plena, por isso normalmente não é vista em distúrbios de início recente. O tratamento geralmente é dado à doença que originou o distúrbio, são exemplos o choque cardiogênico, hipovolêmico ou séptico, neoplasias e doenças hepáticas. Em casos de acidemia leve e moderada, não há necessidade da administração de bases, porém em casos de acidemia grave, pode-se administrar bicarbonato de sódio. Em casos de acidose metabólica, o controle dos níveis plasmáticos de potássio se faz necessário, pois caso ocorra hipercalemia, pode-se desencadear parada cardíaca e morte. Medidas preventivas à acidose metabólica são: manter a hidratação e o diabetes sob controle. Ao controlar os níveis de açúcar evita-se cetoacidose. E evitar o consumo de bebidas alcóolicas. O alcoolismo crônico pode aumentar o acúmulo de ácido lático. 7. Alcaloses A alcalose é um distúrbio metabólico caracterizado pelo elevado valor do pH plasmático. É causado por funcionamento excessivo dos pulmões, rins ou sistemas tampão, que levam a diminuição na quantidade de 𝐻+ . Para a determinação de alcalose e exclusão de doenças que causam sintomas semelhantes, verifica-se o equilíbrio do pH, o nível do dióxido de carbono e de oxigênio. 11 7.1 Alcalose Respiratória Este distúrbio não é de ocorrência comum, porém, pode ser desencadeado quando um processo de respiração for estimulado ou quando os mecanismos de controle da respiração não estiverem respondendo adequadamente 𝑝𝐶𝑂2 está diminuída. ↓ 𝑪𝑶𝟐 + 𝐻2O↔ 𝐻2𝐶𝑂3 ↔↓ 𝐻 ++↓ 𝐻𝐶𝑂3− Os processos agudos possuem como origem uma ativação do centro respiratório levando a uma hiperventilação e podem ser causados por: intoxicação por salicilatos, septicemias, febre, dor, alterações emocionais (crises de hiperventilação) e encefalites. Na alcalose respiratória, normalmente, o único tratamento necessário é diminuir a taxa de respiração, inibindo ou removendo a causa da hiperventilação. Quando a alcalose respiratória é provocada por ansiedade, um esforço consciente para diminuir a respiração pode fazer com que a condição desapareça, respirar em um saco de papel pode ajudar a aumentar a concentração de dióxido de carbono visto que a pessoa inspira novamente o dióxido de carbono anteriormente expirado. Se a dor estiver fazendo com que o paciente respire rapidamente, o alívio da dor geralmente é suficiente. 7.2 Alcalose Metabólica A alcalose metabólica é mais rara que a acidose e pode ser desencadeada por perda de íons de hidrogênio do suco gástrico durante vômitos seguidos (esteatose pilórica, bulimia, drenagem gástrica por sonda), ou ainda por ingestão excessiva de antiácidos como bicarbonato de sódio e perdas excessivas de potássio em casos de terapias com diuréticos. O aumento do pH e a diminuição na 𝑝𝐶𝑂2 deprimem a ventilação. Menos 𝐶𝑂2é exalado, elevando a 𝑝𝐶𝑂2 e criando mais 𝐻 + e 𝐻𝐶𝑂3 − . Esta compensação respiratória ajuda a corrigir o pH, mas eleva os níveis de 𝐻𝐶𝑂3 − ainda mais. Contudo, a compensação é limitada porque a hipoventilação causa hipóxia. Uma vez que a 𝑝𝐶𝑂2arterial diminui para menos de 60mmHg, a hipoventilação cessa. A resposta renal para a alcalose metabólica é a mesma que para a alcalose respiratória : 𝐻𝐶𝑂3 − é excretado e 𝐻+é reabsorvido. 12 ↓ 𝐶𝑂2 + 𝐻2O↔ 𝐻2𝐶𝑂3 ↔↓ 𝑯 ++↑ 𝐻𝐶𝑂3 − Quando o fator é perda gástrica, deve-se corrigir a hipovolemia. Pode-se também usar inibidores da bomba de prótons e suspender os diuréticos.. Para reduzir o risco de alcalose deve-se manter uma dieta saudável com alimentos ricos em nutrientes e em potássio e mante-se sempre hidratado. Tabela 1. Perfil acidobásico do sangue arterial resultante de distúrbios metabólicos e respiratórios. Distúrbios pH pCO2 HCO3 −plasmatico (mEq/L) Valores Normais 7,35-7,45 35-45 22-26 Acidose Respiratória ↓ ↑ ↑ Alcalose Respiratória ↑ ↓ ↓ Acidose Metabólica ↓ normal ↓ Alcalose Metabólica ↑ normal ↑ 13 8. Bibliografia Controle do pH – Alcalose. Disponível em: <http://www.ufrgs.br/leo/site_ph/alcalose.htm> Acesso em 20 maio 2017 Controle do pH – Acidose. Disponível em: <http://www.ufrgs.br/leo/site_ph/acidose.htm> Acesso em 20 maio 2017 Galante, Fernanda. Fundamentos de Bioquímica: para universitários, técnicos e mais profissionais da área da saúde/ organizado por Fernanda Galante, Marcus Vinicius Ferreira de Araújo. – 2.ed – São Paulo: Rideel, 2014 GUYTON, A.C.; HALL, J.E. Tratado de fisiologia médica. 10.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006 SILVERTHORN, D.U. Fisiologia humana: uma abordagem integrada. Porto Alegre: Artmed, 2010 1. Introdução 2. Transporte de Oxigênio 3. Transporte de Dióxido de Carbono 4. Processo da Hematose 5. Equilíbrio Ácido - Base 6. Acidoses 6.1 Acidose Respiratória 6.2 Acidose Metabólica 7. Alcaloses 7.1 Alcalose Respiratória 7.2 Alcalose Metabólica 8. Bibliografia
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