Equilíbrio ácido-base

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1 
Fig.1 - Corpos Cetônicos 
ac. - hidroxibutírico 
ac. acetoacético 
CH3 C CH2 C 
O 
OH 
O 
CH3 C CH3 
acetona 
CO2 
CH3 C CH2 C 
OH 
H 
O 
OH 
NADH2 
NAD+ 
O 
A. Vercesi 
Dept. Patol. Clínica/FCM - UNICAMP 
 
EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE NO SANGUE (EAB) 
 O metabolismo produz continuamente produtos como ácido carbônico, 
lático e ceto-ácidos (Fig. 1) que são transportados no sangue para serem 
excretados. Graças ao sistema tamponante do sangue, constituídos principalmente 
por bicarbonato e hemoglobina, o pH do sangue sofre apenas alterações leves em 
condições fisiológicas normais. 
 
2 
A. Vercesi 
Dept. Patol. Clínica/FCM - UNICAMP 
CO2 + H2O difusão 
TECIDOS ERITRÓCITOS PLASMA 
CO2 
Dissolvido 
Cl - Cl - 
HCO3 
- 
H+ 
HCO3 
- 
H+ Hb - 
HHb 
difusão 
Transportado como CO2 dissolvido 
CO2 
(R - NH2) 
R-NHCOO + H+ 
H2O 
H2CO3 
H+ + HCO3 
 
Tamponado pelos tampões 
 plasmáticos 
d
e
s
p
re
z
ív
e
l 
H2CO3 
CO2 
AC 
TRANSPORTE DE CO2 NO SANGUE 
 O CO2 produzido pela respiração é transportado dos tecidos aos pulmões 
predominantemente na forma de HCO3
-. Este é formado principalmente no interior dos 
eritrócitos devido a presença da enzima anidrase carbônica (AC). A maior parte do 
HCO3
- formado no interior dos eritrócitos difunde-se para o plasma onde funciona como 
importante tampão do pH. 
 
 
 
 
Fig.2 - Transporte de CO2 no sangue 
3 
EFEITO DA OXIGENAÇÃO E DESOXIGENAÇÃO 
 SOBRE A AÇÃO TAMPONANTE DO GRUPO IMIDAZOL DA HEMOGLOBINA 
 
 O pK do grupamento químico imidazol da histidina aumenta ligeiramente com a 
desoxigenação da hemoglobina. Isto faz com que o equilíbrio da reação abaixo se 
desloque para a direita, retirando H+ do meio. A quantidade de H+ retirados pelo imidazol 
é semelhante a quantidade de H+ adicionados pela entrada de CO2 no sangue. Assim, a 
conversão de sangue arterial em venoso ocorre praticamente sem alterações do 
pH. Quando o CO2 é liberado nos alvéolos pulmonares e a hemoglobina liga O2, ocorre a 
reação inversa. 
 
 
 
A. Vercesi 
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Hb 
proteína 
HC C 
NH N 
H 
C 
Influência 
tornando o 
grupo imidazol 
mais ácido 
H+ 
Hb 
proteína 
HC C 
NH+2 N 
H 
C 
Influência 
tornando o 
grupo imidazol 
menos ácido 
FeO2 Fe + O2 
+ 
Fig.3 - Hemoglobina como tampão 
4 
TAMPÃO BICARBONATO 
Fatores Responsáveis pela Efetividade do Tamponamento pelo 
Bicarbonato: 
1- [HCO3
-]p = 25mM/L 
2- Anidrase Carbônica 
3- pK = 6.1 
4- Regulação da PCO2 pelos pulmões 
5- Regulação da [HCO3
-]p pelos rins 
6- Interação com o tamponamento pela Hemoglobina 
H2CO3 
AC 
CO2 + H2O HCO3
- + H+ 
CO2 + H2O HCO3
- + H+ 
HbO2 + H
+ HHb + O2 
CO2 + H2O + HbO2 HCO3
- + HHb + O2 
AC 
5 
CURVA DE TITULAÇÃO DA OXIHEMOGLOBINA 
A 37°C NA PRESENÇA DO DIÓXIDO DE CARBONO - 
 PRESSÃO PARCIAL DE 39 mmHG 
m
M
 d
e
 H
+
 a
d
ic
io
n
a
d
o
s
 a
 1
 
m
E
q
 d
e
 H
b
O
2
 
pH 
6.9 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 
0 
1 
2 
3 
4 
- 0.16 pH 
unidades 
1.15 
mM H+ 
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O poder tamponante da Hb pode ser avaliado experimentalmente fazendo-se adições de 
ácido a uma amostra de sangue e medindo-se o pH do plasma depois de cada adição de 
quantidades conhecidas de ácido. A adição de 1,15 mM de ácido induz uma variação de 
apenas 0.16 unidades de pH. A pequena declividade da linha pontilhada mostra que uma 
adição mínima de ácido diretamente ao plasma (sem Hb) causa grande variação do pH 
Fig.4 - Determinação do poder tamponante da Hb 
6 
Pco2 = 40 mmHg Hb, gm % 
Hb, m Eq/L 
12 
9 
6 
3 
5 
10 
15 
20 
[ HCO3
- ] p 
mM / L 
7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 
10 
15 
20 
25 
30 
35 
40 
pH 
Fig.5 - Curvas de tamponamento do sangue contendo 5, 10, 15 ou 20 gramas de 
hemoglobina por 100ml. As concentrações de hemoglobina em miliequivalentes por 
litro também são indicadas. 
A. Vercesi 
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 A maior declividade das curvas a medida que aumenta a concentração de Hb, 
indica o maior poder tamponante do sangue de maior hematócrito. 
7 
A. Vercesi 
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31,6 = [HCO3¯] p / 1,2 
 
[HCO3¯] p = 37,9 mM /L 
 Para cada valor de pH e pCO2 somente um valor de [HCO3
-] será encontrado 
usando-se a equação de Henderson-Hasselbalch. Na tabela abaixo, são 
mostrados os valores de [HCO3
-]p, para vários valores de pH quando a pCO2 é 
iqual a 40mmHg. No exemplo mostrado, para o pH=7,6, o valor de bicarbonato 
encontrado foi de 37,9. Construiu-se, assim, a isóbara de pCO2=40 mmHg. 
 PCO2 mmHg pH HCO3¯] p mM / L 
 40 7,60 37,9 
 40 7,50 30,1 
 40 7.40 24,0 
 40 7,30 19,0 
 40 7,20 15,1 
 40 7,10 12,0 
 
1,50 = log 
[HCO
3
¯ ] 
p
 
 
1,2 
 
7,6 = 6,1+ log 
[HCO
3
¯ ] 
p
 
 
0,0301(40) 
 
pH = pK+ log 
[HCO
3
¯] 
p 
 
0,0301PCO2 
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Fig.6 - Diagrama pH-bicarbonato com os valores de referência 
Pco2 = 40mmHg 
40 
10 
15 
20 
25 
30 
35 
7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 
pH 
[ 
H
C
O
3
- 
 ]
 
p
 m
M
 /
 L
 
Pco2 = 40mmHg 
Os valores de referência para indivíduos normais são representados no diagrama por um 
pequeno losango que compreende os valores na faixa de 7,35 a 7,45 para pH, 35 a 48 mmHg 
para pCO2 e 23 a 28 mmol/L para [HCO3
-]p. A isóbara de pCO2 igual a 40mmHg passa pelo 
quadrilátero que representa a situação normal do EAB. Nesta região ela cruza a curva de 
tamponamento da Hb. 
 
9 
[HCO3¯] p 
mM /L 
[H+]mM /L 
40 
25 
30 
35 
15 
20 
10 
7.1 7.0 7.2 7.3 7.4 7.5 7.8 7.7 7.6 
pH 
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Fig.7 - Isóbaras de pCO2 menores que 40mmHg ficam a direita da isóbara 
de 40 mmHg e as de pCO2 maiores que 40 mmHg ficam a esquerda 
10 
Ac. R. Comp. 
Alc. R.Comp. 
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Os desvios respiratórios têm deslocamento em cima de curvas que cruzam as isóbaras de 
pCO2 e representam o poder tamponante da Hemoglobina. A acidose respiratória 
descompensada (Ac. R. Des.) é causada por aumento da pCO2 que leva a aumento de 
bicarbonato e diminuição do pH como mostrado na figura abaixo. Esta alteração pode ser 
compensada por mecanismo renal as custas de aumento da reabsorção de bicarbonato e 
da secreção de H+, o que resulta em aumento do pH plasmático apesar da manutenção da 
pCO2 elevada. 
CO2 + H2O HCO3
- + H+ 
30 
35 
15 
20 
25 
10 
10 80 40 30 20 70 60 50 16 
[HCO3
-]p 
 mM /L 
7,2 7,4 7,6 7,1 7,3 7,5 7,7 7,8 
40 
 
 
 
  Ac. R. Des. 
 
7,0 
pH 
[H+] , nM /L 
Fig.8 - Alterações Respiratórias e suas compensaçõesAC 
11 
 Os desvios metabólitos do Equilíbrio Ácido-Base, ocorrem a valores de pCO2 constantes e 
se deslocam em cima de isóbaras de pCO2 como mostrado no diagrama abaixo. No caso de 
aumento de corpos cetônicos, por exemplo, a adição de ácido ao sangue é independente de 
variação da pCO2. Assim, o deslocamento a partir da situação normal ocorre em cima da 
isóbara de pCO2. Estas alterações caracterizam uma acidose metabólica descompensada 
(Ac. Met. Des.) que pode ser rapidamente compensada por hiperventilação como mostrado 
na figura abaixo. 
A. Vercesi 
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Fig.9 - Alterações Metabólitas e suas compensações 
 P 
Comp. 
Alc. Met. Des. 
Comp. 
Ac. Met. Des 

 
CO2 + H2O HCO3
- + H+ 
mM/L 
AC 
nM/L 
12 
SECREÇÃO RENAL DE ÁCIDO E A TITULAÇÃO DO FOSFATO 
Os esquemas seguintes mostram os mecanismos renais de tamponamento da 
urina por fosfato e NH3, e de secreção de H
+ e de reabsorção de bicarbonato. 
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Filtrado glomerular Células renais tubulares Plasma peritubular 
pH = 7.4 
Na+ HPO4
-- 
Na+ 
H2PO4 
-- 
 HPO4
-- H + 
Na+ H2PO4 
-- 
Urina da bexiga 
 
Mínimo pH = 4.5 
Na+ Na+ 
Na+ 
H+ 
H2CO3 
H2O + CO2 
HCO3 
-- 
HCO3 
-- 
Plasma venoso renal 
Na+ 
HCO3 
-- 
AC 
13 
REABSORÇÃO RENAL DE BICARBONATO POR MEIO DA 
 SECREÇÃO DE ÁCIDO 
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Filtrado glomerular Células renais tubulares Plasma peritubular 
HCO3
- 
Na+ 
H + 
Na+ Na+ 
Na+ 
H+ 
H2CO3 
 H2O + 
HCO3
- HCO3
- 
HCO3
- 
Plasma venoso renal 
Na+ 
H2CO3 
H2O
 
HCO3
- 
 + 
CO2 
 CO2 CO2 
AC 
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EXCREÇÃO RENAL DE ÍONS DE AMÔNIO 
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Filtrado glomerular Células renais tubulares Plasma peritubular 
Cl- 
Cl- NH4
+ 
Urina da bexiga 
Na+ Na+ 
Na+ 
H+ 
Glutamina 
HCO3
- 
HCO3
- 
Plasma venoso renal 
Na+ 
Na+ 
H+ 
H+ NH3
 Glutaminase 
15 
ALTERAÇÕES DO EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE DO SANGUE 
 
 Ocorrem devido a uma série de patologias. Variações da pCO2 associadas à hiper ou hipoventilação 
pulmonar causam alterações do pH plasmático denominadas de alcalose ou acidose respiratórias, 
respectivamente. 
 As acidoses respiratórias podem ocorrer em varias situações patológicas que dificultam a remoção do 
CO2 produzido pela respiração, tais como, enfisema e broncopneumonia, ou hipoventilação causadas por 
drogas como barbitúricos, morfina e álcool ou por obstrução mecânica. As alcaloses respiratórias podem 
ser associadas à hiper ventilação causadas por estímulo do centro respiratório por drogas (salicilatos), 
febre, histeria, êmbolo pulmonar, etc. 
 As alterações associadas a variações da concentração de bicarbonato plasmático, de causa renal ou 
metabólica, são denominadas acidose ou alcalose metabólicas. Alterações mistas também podem 
ocorrer. 
 Como as atividades celulares são dependentes do pH, o organismo tenta retornar o pH aos valores 
normais por processos denominados de compensações que alteram parâmetros não afetados 
primariamente. Por exemplo, desvios metabólicos são compensados por alterações da ventilação. Estas 
são imediatas, porém não completas e são mediadas por estímulos de receptores sensíveis a variações 
de pO2, pCO2 e pH localizadas nos grandes vasos e centro respiratório. Os mecanismos renais de 
compensação incluem eliminação ou retenção de H+ e HCO3
-. Os mecanismos renais são lentos podendo 
levar dias para atingir a capacidade máxima, mas são mais eficazes que a compensação respiratória. 
 Os principais parâmetros ácido-básicos: pCO2, [HCO3
-]p plasmático e pH, podem ser representados num 
mesmo gráfico denominado diagrama pH-bicarbonato, onde os valores de pH são expressos na abscissa 
e os de [HCO-3]p (bicarbonato plasmático) são expressos na ordenada. Usando-se a equação de 
Henderson-Hasselbalch para o tampão bicarbonato ( pH=6.1 + log pode se 
calcular o valor de [HCO3
-]p quando se conhecem os valores de pH e pCO2. Estes são facilmente medidos 
em amostras de sangue no laboratório clínico. 
 
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[H CO3-]p 0,03pCO2 )