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Acidificação da Urina e Excreção do HCO3

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Secreção de H+
As células dos TP e distais secretam íons H.
O ductos coletores também secretam íons H.
No TP, quem faz a secreção é o trocador Na+H+ (NHE3). Esse é ume exemplo de transporte ativo secundário, que usa a energia que é gerada quando o Na+K+ATPase move Na de dentro da célula pro interstício. 
O H+ secretado se combina com o bicarbonato filtrado pra formar ácido carbônico. E a enzima anidrase carbônica na membrana apical do TP catalisa a reação e os produtos dela entram no túbulo. 
As células do túbulo fazem a reação inversa. O H+ é secretado pro lúmen e o HCO3- difunde pro liquido intersticial (junto com um Na)
Nos túbulos distais e ductos coletores a secreção de H+ é relativamente independente de Na no lúmen tubular. Nesta parte do túbulo, a maior parte do H+ é secretada pela bomba de prótons dirigida por ATP. A aldosterona age nessa bomba para aumentar a secreção distal de H+.
Células I no lúmen tubular tem trocador aniônico I (AE1 ou Banda 3), uma proteína trocadora de ânions, em suas membranas celulares basolaterais. Essa proteína pode funcionar como um trocador Cl--Hc0-3 para o transporte de HC03- ao líquido intersticial.
Destino do H+ na Urina
Há um pH limite, um valor de próton que pode ser secretado, alcançado nos ductos coletores. 
Se não houvesse tampões que "prendem'' o H+ na urina, esse pH seria atingido rapidamente, e a secreção de H+ cessaria. Entretanto, três reações importantes no líquido tubular removem o H+ livre, permitindo que mais ácido seja secretado. Estas são as reações de H+ com HC03- para formar C02 e H20, de HP04 2 - para formar H2Po4- (ácidos tituláveis), e de NH3 para formar NH4+.
Reação com Tampões
40% dos ácidos não voláteis são excretados como ácido titulável
60% dos ácidos não voláteis são excretados NH4+
No TP, a maior parte do H secretado reage com HCO3- e faz a reação, em que os produtos entram na célula. O CO2 se soma ao agregado disponível, formando ácido carbônico. Como a maior parte do H+ é removida do túbulo, o pH do líquido apresenta pouca variação. Este é o mecanismo pelo qual HCO3- é reabsorvido. 
Pra cada mol de HCO3- removido do liquido tubular, 1 mol dele se difunde das células tubulares para o sangue, mas não é o mesmo mol.
Nos túbulos distais e ductos coletores, principalmente, o fosfato que escapa da reabsorção proximal está muito concentrado por causa da reabsorção de água. O H+ secretado também reage com fosfato dibásico (HP042-) para formar fosfato monobásico (H2P04-).
No TP (onde NH3 é produzido) e nos túbulos distais, o H+ pode se combinar com o NH3. Cada próton que reage com o sistema tampão da amônia contribui para a acidez titulável urinária, que é mensurada pela determinação da quantidade de substâncias alcalinas que devem ser acrescentadas à urina para retornar seu pH para o pH do filtrado glomerular.
O rim tem a capacidade de repor novos íons bicarbonato no corpo. Isto ocorre quando íons H+ são removidos do corpo como NH4+ ou ácido titulável, pois há formação de novo bicarbonato dentro das células, e este entra no sangue, mas esses íons bicarbonato não são aqueles filtrados originalmente. 
Secreção de Amônia
Reações nas células tubulares renais produzem NH4+ e HC03-. NH4+ está em equilíbrio com NH3 e H+ nas células. 
O NH3 é lipossolúvel e se difunde através das membranas celulares até seu gradiente de concentração em direção aos líquidos intersticial e tubular. Na urina, ela reage com H+ para formar NH4+, que fica “aprisionado” nela.
A principal reação que produz NH4+ é glutamina glutamato. Catalisada pela glutaminase. 
A desidrogenase glutâmica catalisa glutamato alfa-cetoglutarato, que produz mais NH4+. O metabolismo seguinte usa dois H+ e libera dois bicarbonato. 
Na acidose crônica, a quantidade de NH4+ excretada em qualquer pH urinário também aumenta, porque mais NH3 entra na urina tubular. O efeito dessa adaptação da secreção de NH3 é a remoção adicional de H+ do líquido tubular e, consequentemente, um aumento adicional da secreção de H+ pelos túbulos renais e pela excreção na urina. 
A produção de NH4+ pelos túbulos renais é a única maneira pela qual os rins podem remover até mesmo a quantidade normal, menos uma quantidade aumentada, de ácido não volátil produzido no corpo.
Difusão não iônica é um processo que ocorre nas células medulares internas do ducto coletor, em que o NH3 é secretado na urina e transformado em NH4+, mantendo o gradiente pra difusão de NH3. No TP a difusão não iônica de NH4+ é menos importante, porque ele pode ser secretado no lumen pela substituição de H+ pelo trocador Na+H+
Mudanças no pH ao longo do néfron
No liquido tubular proximal, ocorre queda moderada no pH, mas grande parte do H+ secretado tem pouco efeito no pH do lúmen, por causa da reação do H2CO3. Em contrapartida, o túbulo distal tem menor capacidade de secretar H+, mas a secreção tem maior efeito no pH urinário.
Fatores que afetam a secreção Ácida
Quando a PCO2 está alta (acidose respiratória), mais ácido carbônico intracelular está disponível para tamponar íons hidroxila e a secreção acida é aumentada. 
A depleção de K+ aumenta a secreção ácida, porque essa perda causa acidose intracelular, mesmo que o pH plasmático possa estar elevado.
A inibição de anidrase carbônica também faz diminuir a secreção ácida, porque a formação de H2CO3 diminu.
Aldosterona e outros esteroides adrenocorticais que elevam a reabsorção tubular de Na+ também aumentam a secreção de H+ e K+.
Excreção de Bicarbonato
(pág. 714)
A reabsorção não envolve o transporte desse íon pra dentro das células tubulares, ela é proporcional à quantidade filtrada. 
A reabsorção de bicarbonato é diminuída quando o volume de liquido extracelular (LEC) aumenta. 
Quando a [plasmática] de HCO3- está baixa, todo o filtrado é reabsorvido, mas quando está alta, ele aparece na urina, fazendo ela se tornar alcalina. 
Quando a [plasmática] de HCO3- está abaixo de um dado valor (26mEq/L), todo H+ secretado está sendo usado pra reabsorver bicarbonato, então há mais H+ disponível pra se combinar com outros ânions. A urina fica ácida e tem mais NH4+.
Manutenção da [H+]
Mecanismos que regulam a composição do LEC são importantes no que tange ao H+, porque a maquinaria das células é muito sensível a alterações na concentração de H+. A concentração de H+ intracelular é distinta do pH extracelular. Contudo, ela é sensível a mudanças na concentração de H+ do LEC.
Balanço de H+
Aminoácidos são utilizados no fígado para gliconeogênese, deixando NH4+ (vai pra ureia) e HC03- (tampona prótons) como produtos de seus grupos amino e carboxila, mas poucos deles escapam para a circulação.
O metabolismo de aminoácidos que tem enxofre produz H2SO4 e o que tem fósforo produz H3PO4. Esses ácidos fortes entram na circulação e são uma carga importante de prótons pro LEC. 
O CO2 formado por metabolismo é grande parte hidratado. Mas a maior parte desse gás é excretada nos pulmões e pouco H+ fica pra ser excretado pelos rins. 
Fontes de sobrecarga de ácido: exercício extenuante, cetose diabética, ingestão de sais acidificantes que adicionam HCl ao corpo.
Fontes dietéticas de substancias alcalinas: frutas, que tem sais de Na e K e ácidos orgânicos fracos, com ânions metabolizados em CO2. 
Tamponamento
A anidrase carbônica é encontra nas células excretoras de ácido gástrico e tubulares renais. Tem um átomo de zinco em cada molécula. Inibida por cianeto, azoteto, sulfeto. 
Sistemas bicarbonato e fosfato: principais tampões no liquido cerebrospinal (LCS) e urina.
Acidose metabólica: 15-20% de ácido em excesso é tamponado por H2CO3-HCO3 no LEC.
Alcalose metabólica: 30-35% de base em excesso tamponado nas células
Acidose e Alcalose Respiratória: quase todo tamponamento é intracelular.
Resumindo
(Pág. 716)
Quando um ácido forte é adicionado ao sangue, as principais reações tampão são dirigidas para a esquerda. Os níveis sanguíneos dos três "ânions tampão" Hb- (hemoglobina), Prot(proteína) e HC03 - consequentemente caem. Os ânions do ácido adicionado são filtradospara os túbulos renais. Eles são acompanhados ("cobertos") por cátions, particularmente Na+, porque a neutralidade eletroquímica é mantida.
Os túbulos substituem o Na+ por H+ e, ao fazê-lo, reabsorvem quantidades equimolares de Na+ e HC03 +, assim conservando os cátions, eliminando o ácido e restaurando o suprimento de ânions tampão ao normal.
Quando C02 é adicionado ao sangue, ocorrem reações semelhantes, porém, como é H2C03 que é formado, o HC03 - plasmático se eleva em vez de cair.
Compensação Renal de Acidose e Alcalose Respiratória
A reabsorção de HC03 - nos túbulos renais depende não só da carga filtrada de HC03-, que é o produto da taxa de filtração glomerular (TFG) e do nível plasmático de HC03-, mas também da taxa de secreção de H+ pelas células tubulares renais, visto que o HC03 - é reabsorvido em troca de H+.
A taxa de secreção do H+ (e de reabsorção de HCO3-) é proporcional à PCO2 arterial. Porque quanto mais CO2 está disponível pra formar ácido carbônico, mais H+ pode ser secretado. Também, quando a PCO2 é alta, o interior das células se torna mais ácido. 
Na acidose respiratória, a secreção tubular de H+ está aumentada, tirando o próton do corpo. E, mesmo com bicarbonato aumentado, sua reabsorção também aumenta, fazendo subir sua concentração no plasma. 
Na alcalose respiratória, baixa PCO2 dificulta a secreção de H+ pelos rins. Cai a reabsorçao de bicarbonato, que passa a ser excretado, reduzindo ainda mais a [plasmática] desse íon.
Acidose Metabólica
Acidose metabólica: acontece quando ácidos mais fortes que Hb e outros ácidos tampão são acrescentados no sangue. Alcalose metabólica, o nível de H+ livre cai, como resultado de adição de substancias alcalinas ou remoção de ácido. 
Acidose metabólica não compensada: H2SO4 é adicionado. H+ é tamponado e os níveis plasmáticos de Hb, proteínas e bicarbonato caem. H2CO3 reage e o CO2 é excretado pelos pulmões. 
O aumento de H+ no plasma estimula a respiração, fazendo a PCO2 reduzir, o que eleva o pH. Os mecanismos renais promovem a excreção do H+ extra e os sistemas tampão voltam ao normal.
Compensação Renal
Os ânions que substituem HC03- no plasma na acidose metabólica são filtrados, cada um com um cátion, o que mantem a neutralidade elétrica. 
As células tubulares renais secretam H+ no líquido tubular em troca de Na+; e para cada H+ secretado, um Na+ e um HC03 - são adicionados ao sangue.
O H+ secretado reage com HC03 - para formar C02 e H20 (reabsorção de bicarbonato); com HP04 2- para formar H2P04-; e com NH3 para formar NH4+. Desta maneira, grandes quantidades de H+ podem ser secretadas, permitindo que quantidades correspondentemente grandes de HC03 - sejam retornadas ou adicionadas aos estoques corporais exauridos, e que grande número de cátions seja reabsorvido.
Quando a sobrecarga ácida é muito grande que os cátions são perdidos com os ânions, produzindo diurese e depleção dos estoques corporais de cátions.
Na acidose crônica, a síntese de glutamina no fígado aumenta, usando parte do NH4 + que geralmente é convertido em ureia, e a glutamina fornece aos rins uma fonte adicional de NH4+. A secreção de NH3 aumenta ao longo de um período de dias (adaptação), o que melhora a compensação renal para a acidose. 
O metabolismo de glutamina nos rins também produz alfa-cetoglutarato, que é descarboxilado e produz bicarbonato, que ajuda tamponar a sobrecarga ácida.
Na acidose metabólica, a compensação respiratória tende a inibir a resposta renal, porque a queda de PCO2 dificulta a secreção ácida, mas também diminui a carga filtrada de HC03 -, e assim seu efeito.
Alcalose Metabólica 
(Pág. 717)
O nível plasmático de HC03 - e o pH se elevam. 
A compensação respiratória é uma diminuição da ventilação provocada pelo declínio na concentração de H+, e isto eleva a PCO2.
Isso traz o pH de volta pro normal, enquanto aumenta mais o nível plasmático de HCO3-. 
Essa compensação é limitada por mecanismos quimiorreceptores carotídeos e aórticos, que dirigem o centro respiratório se ocorrer uma queda considerável na PO2 arterial. 
Na alcalose, mais secreção renal de H+ é gasta na reabsorçao da carga filtrada aumentada de HCO3-. Se o nível de bicarbonato excede o nível (26mEq/L), esse íon aparece na urina. 
A elevação da PCO2 inibe a compensação renal ao facilitar a secreção ácida, mas tem pouco efeito. 
Nomograma de Siggaard-Andersen
Plota as características ácido-base do sangue arterial.
A PCO2 é uma escala log no eixo vertical. A pH é uma escala no eixo horizontal. 
Na vertical:
Ponto à esquerda: acidose
Ponto à direita: alcalose
Na horizontal: 
Acima: hipoventilação
Abaixo: hiperventilação

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