Função renal na regulação do balanço ácido-básico

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Fisiologia Humana 
 
 
 
 
FUNÇÃO RENAL NA REGULAÇÃO DO BALANÇO 
ÁCIDO-BÁSICO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sumário 
 
Introdução ...........................................................................................................................................2 
 
Objetivos ..............................................................................................................................................2 
 
1. O balanço ácido-básico .............................................................................................................2 
2. Excreção efetiva de ácidos pelos rins .......................................................................................3 
2.1. Reabsorção de bicarbonato pelo néfron .........................................................................4 
2.2. Regulação da secreção de H+ ............................................................................................5 
2.3. Síntese de bicarbonato .....................................................................................................5 
3. Respostas a distúrbios ácido-básicos ......................................................................................7 
3.1. Resposta renal à acidose ...................................................................................................7 
3.2. Resposta renal à alcalose ..................................................................................................7 
 
Exercícios .............................................................................................................................................7 
 
Gabarito ...............................................................................................................................................7 
 
Resumo ................................................................................................................................................8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Introdução 
Na apostila sobre manutenção dos níveis de potássio, cálcio e fosfato, 
conhecemos mais detalhadamente os mecanismos de regulação dos níveis dos 
elementos potássio, cálcio e fosfato. 
Nesta apostila, vamos estudar mais profundamente como nosso organismo 
mantém seu pH constante apesar de nossa alimentação e o metabolismo de nossas 
células liberarem várias substâncias que podem alterar esse equilíbrio. 
Praticamente todos os processos que ocorrem em nosso organismo, sejam no 
nível celular ou orgânico, são sensíveis ao pH. Assim, o pH de nosso fluído 
extracelular é mantido na faixa de 7,35 a 7,45 e, do fluído intracelular, na faixa de 
7,10 a 7,20. Diariamente, ingerimos ácidos e bases que podem, na ausência de 
mecanismos adequados de controle, afetar o pH do nosso organismo. Além disso, 
nossas células liberam constantemente substâncias que também podem alterar o 
pH dos fluídos. 
Objetivos 
• Conhecer os principais processos que podem perturbar o equilíbrio ácido-
básico do organismo. 
• Conhecer os mecanismos de regulação do pH do organismo. 
 
1. O balanço ácido-básico 
Como mencionado anteriormente, a nossa dieta e o metabolismo celular 
produzem muitas substâncias que podem ser ácidos ou bases. Normalmente, as 
bases são excretadas diariamente por meio das fezes e os ácidos são enviados para 
nossos fluídos corporais. Porém, os ácidos também devem ser excretados na mesma 
intensidade em que são absorvidos. Se a absorção dos ácidos for maior do que a sua 
excreção, o resultado será a acidose do meio. Por outro lado, se a excreção do ácido 
for maior do que a sua absorção, o resultado é a alcalose do meio. 
Durante o metabolismo de nossas células, várias substâncias ingeridas 
podem afetar o balanço ácido-básico. Assim, por exemplo, o metabolismo dos 
aminoácidos metionina e cisteína resulta na produção de ácido sulfúrico. Da mesma 
forma, o metabolismo dos aminoácidos arginina, histidina e lisina resulta na 
produção de ácido clorídrico. Por outro lado, o metabolismo dos também 
aminoácidos aspartato e glutamato resulta na produção de bicarbonato (HCO3-) que 
acaba compensando, em parte, a produção dos ácidos. De uma maneira geral, a 
 
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ingestão diária de carne resulta em uma maior produção de ácidos do que de 
bicarbonato. 
O tamponamento intra e extracelular é a primeira linha de defesa contra 
distúrbios ácido-básicos. Assim, por exemplo, quando temos a adição de ácido aos 
fluídos corporais, estes são rapidamente neutralizados pelo bicarbonato no fluído 
extracelular resultando em sais de sódio (Na+). Desta forma, o bicarbonato é 
responsável por manter o equilíbrio ácido-básico em nosso fluído extracelular. Para 
que o processo de neutralização ocorra de forma eficiente e constante, o 
bicarbonato utilizado deve ser reposto frequentemente pelos nossos rins. Além do 
bicarbonato, proteínas e o próprio fosfato auxiliam no tamponamento extracelular. 
A combinação do tamponamento por proteínas, bicarbonato e fosfato é responsável 
por cerca de 50% da neutralização de ácidos e 70% da neutralização de bases. A 
carga de ácido ou base restante é neutralizada no interior das nossas células. Neste 
caso, o movimento de H+ para dentro ou fora das células está envolvido no processo. 
 A segunda linha de defesa contra distúrbios ácido-básicos é realizada pelos 
nossos pulmões. Eles são responsáveis por regular a ventilação (respiração) e, 
consequentemente, a concentração parcial de dióxido de carbono e o pH do sangue. 
Assim, por exemplo, um aumento na ventilação reduz a pressão parcial de dióxido 
de carbono e aumenta o pH sanguíneo. Da mesma forma, a redução na ventilação 
aumenta a pressão parcial de dióxido de carbono e reduz o pH do sangue. 
 Os ajustes na eliminação de ácidos pelos rins representam a última linha de 
defesa contra os distúrbios ácido-básicos. Desta forma, os rins corrigem a eliminação 
de bicarbonato e ácidos com base no pH e pressão efetiva de dióxido de carbono. 
Esta é a última linha de defesa pois pode demorar de horas a até dias para entrar em 
ação. 
 
2. Excreção efetiva de ácidos pelos rins 
Normalmente, a quantidade de ácidos excretados é igual a sua produção. 
Além disso, nossos rins devem evitar a perda de bicarbonato via urina. A redução da 
perda de bicarbonato é muito importante já que ele é muito filtrado em nossos rins. 
Para reabsorver o bicarbonato filtrado e eliminar ácidos, nossos rins secretam 
H+ pelos néfrons. A maior parte do H+ excretado atua na reabsorção do bicarbonato. 
Devido à excreção de H+, nossa urina é ácida. Porém, nossos rins não podem excretar 
urina com pH menor do que 4,0. Para eliminar quantidades maiores de H+, os rins 
excretam tampões (fósforo, por exemplo) junto. 
Adicionalmente, nossos rins produzem e excretam amônio (NH4+) para 
auxiliar no equilíbrio ácido-básico. Cada molécula de amônio excretada permite o 
 
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retorno de uma molécula de bicarbonato à circulação. Assim, a reabsorção do 
bicarbonato filtrado junto com a quantidade de ácido excretada é conhecida como 
excreção efetiva de ácido. 
 
2.1. Reabsorção de bicarbonato pelo néfron 
Como mencionado anteriormente, normalmente, pouco ou nenhum 
bicarbonato é liberado na urina. Assim, apesar do bicarbonato ser filtrado no néfron, 
ele deve ser reabsorvido. Abaixo discutiremos o papel de cada um dos segmentos do 
néfron na sua reabsorção. 
A maior parte do bicarbonato filtrado é reabsorvido no túbulo proximal. 
Neste local, o H+ é secretado por meio dos antiporters Na+-H+ e H+-ATPase. O primeiro 
é a principal via de secreção de H+e está acoplada à de sódio. Nas células do túbulo 
proximal, o bicarbonato e o H+ são produzidos pela ação da enzima anidrase 
carbônica (Figura 1). Em seguida, o H+ é secretado para o fluído tubular e 
bicarbonato é enviado via membrana basolateral para o sangue peritubular. Este 
movimento está acoplado ao dos íons N+ (co-transportador bicarbonato de sódio: 
NBC1) e Cl- (antiporter Cl—HCO3- dependente ou independente de sódio). Podemos 
ver na figura 1 que a anidrase carbônica também é encontrada na borda das células 
tubulares. Ali, ela catalisa a desidratação do ácido carbônico no fluído luminal 
facilitando a reabsorção de bicarbonato. 
 
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Figura 1. Resumo dos mecanismos envolvidos na reabsorção do bicarbonato pelas células do néfron 
(Adaptado de Koeppen et al., 2009). 
 
 
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2.2. Regulação da secreção de H+ 
Como mencionado anteriormente, a reabsorção de bicarbonato está 
intimamente associada à secreção de H+. Desta forma, alterações na secreção deste 
íon afetarão diretamente a reabsorção do bicarbonato. Vários fatores influenciam a 
secreção de H+, dentre eles, podemos citar o balanço ácido-básico e as variações no 
volume do fluído extracelular. 
Quando temos uma redução do pH nos fluídos do organismo (acidose), a 
secreção de H+ é estimulada. Para lidar com a acidose, nossos rins possuem dois 
mecanismos, um deles atua a curto prazo e o outro a longo prazo. A primeira delas 
mudanças na atividade e/ou no número de transportadores presentes na membrana 
celular. A longo prazo, as alterações ocorrem diretamente na síntese dos 
transportadores. 
A redução do volume do fluido extracelular causa um aumento na secreção 
de H+. Isto ocorre devido a ativação de mecanismos para aumentar a reabsorção de 
sódio nos néfrons. 
 
2.3. Síntese de bicarbonato 
Como mencionamos anteriormente, a reabsorção do bicarbonato filtrado é 
importante para o seu papel na excreção de ácido. Porém, a fim de manter o balanço 
ácido básico, nossos rins devem sintetizar novas moléculas de bicarbonato. 
Conforme discutimos anteriormente, a maior parte do bicarbonato é 
reabsorvida pelo túbulo proximal do néfron. Assim, o fluido que avança para os 
próximos segmentos do néfron praticamente não possui mais bicarbonato em sua 
composição. A hidratação do CO2 nas células leva a produção de H+ (Figura 2) Neste 
momento, também temos a produção de bicarbonato que será enviado para o fluido 
extracelular para neutralizar moléculas de ácido. 
 
 
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Figura 2. Síntese do bicarbonato pelas células do néfron (Adaptado de Koeppen et al., 2009). 
 
O bicarbonato também é sintetizado no momento da síntese e excreção de 
amônio (NH4+) (Figura 3). O amônio é produzido através do metabolismo da 
glutamina. Porém, para que ocorra a síntese de novas moléculas de bicarbonato por 
essa via, é necessário que o amônio seja sintetizado e eliminado. Se, por algum 
motivo, o amônio não for eliminado e entrar na circulação, ele será convertido em 
ureia. Essa conversão irá produzir H+ que, por sua vez, deverá ser neutralizado com 
bicarbonato. Assim, a falha na eliminação do amônio bloqueia a síntese de novas 
moléculas de bicarbonato e consome algumas das moléculas presentes. 
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Figura 3. Síntese do bicarbonato pelas células do néfron durante a síntese e excreção de amônio 
(Adaptado de Koeppen et al., 2009). 
 
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3. Respostas a distúrbios ácido-básicos 
Conforme discutimos anteriormente, o pH do nosso fluido extracelular é 
mantido dentro de uma estreita faixa (entre 7,35 e 7,45). Aquelas variações no 
balanço ácido-básico que resultam em alterações na concentração de bicarbonato 
no fluído extracelular são chamados de distúrbios metabólicos ácidos-básicos. 
 
3.1. Resposta renal à acidose 
A acidose metabólica pode ocorrer em pessoas diabéticas em casos onde a 
dosagem de insulina não é adequada. Neste caso, a pessoa pode apresentar uma 
respiração rápida e profunda como forma de compensar a acidose. Este tipo de 
respiração é chamado de respiração de Kussmaul e, no caso de longos períodos, 
pode levar a musculatura envolvida à fadiga. Nesse momento, a compensação 
respiratória é reduzida e, a acidose é aumentada. 
3.2. Resposta renal à alcalose 
A alcalose metabólica pode ocorrer em pessoas que perderam conteúdo 
gástrico via, por exemplo, vômito. Nos casos onde a perda do fluido gástrico é 
significativa, a contração do volume da região extracelular é observada. Nestes 
casos, os rins são incapazes de excretar quantidades suficientes de bicarbonato para 
tamponar a alcalose. Isto ocorre, pois, a contração do volume da região extracelular 
reduz a carga de bicarbonato que é filtrado estimulando a sua reabsorção pelo 
néfron pois os rins precisam reduzir a excreção de sódio. A correção da alcalose 
ocorre somente após o restabelecimento do equilíbrio dos fluídos. 
 
Exercícios 
1. Cite e explique os mecanismos de reabsorção de bicarbonato pelos néfrons. 
2. Explique o mecanismo de síntese de novas moléculas de bicarbonato 
evidenciando a importância da excreção do amônio no processo. 
3. Cite os três mecanismos que atuam na minimização do efeito de distúrbios 
acido-básicos no pH. 
Gabarito 
1. A maior parte do bicarbonato filtrado é reabsorvido no túbulo proximal. 
Neste local, o H+ é secretado por meio dos antiporters Na+-H+ e H+-ATPase. No 
primeiro, a secreção de H+ está acoplada à de cálcio. O bicarbonato produzido 
 
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ali pela ação da anidrase carbônica sai das células e retorna ao sangue. Esse 
movimento de saída está acoplado a outros íons (N+ e Cl-, por exemplo). 
2. O bicarbonato também é sintetizado no momento da síntese e excreção de 
amônio (NH4+). O amônio é produzido através do metabolismo da glutamina. 
Porém, para que ocorra a síntese de novas moléculas de bicarbonato por essa 
via, é necessário que o amônio seja sintetizado e eliminado. Se, por algum 
motivo, o amônio não for eliminado e entrar na circulação, ele será 
convertido em ureia. Essa conversão irá produzir H+ que, por sua vez, deverá 
ser neutralizado com bicarbonato. Assim, a falha na eliminação do amônio 
bloqueia a síntese de novas moléculas de bicarbonato e consome algumas 
das moléculas presentes. 
3. Os mecanismos envolvem o tamponamento intra e extracelular, ajustes na 
ventilação e, consequentemente na pressão parcial de dióxido de carbono e 
ajustes na eliminação de ácidos pelos rins. 
Resumo 
Praticamente todos os processos que ocorrem em nosso organismo, sejam no 
nível celular ou orgânico, são sensíveis ao pH. Assim, o pH de nosso fluído 
extracelular é mantido na faixa de 7,35 a 7,45 e, do fluído intracelular, na faixa de 
7,10 a 7,20. Diariamente, ingerimos ácidos e bases que podem, na ausência de 
mecanismos adequados de controle, afetar o pH do nosso organismo. Além disso, 
nossas células liberam constantemente substâncias que também podem alterar o 
pH dos fluídos. Durante o metabolismo de nossas células, várias substâncias 
ingeridas podem afetar o balanço ácido-básico. Assim, por exemplo, o metabolismo 
dos aminoácidos metionina e cisteína resulta na produção de ácido sulfúrico. Da 
mesma forma, o metabolismo dos aminoácidos arginina, histidina e lisina resulta na 
produção de ácido clorídrico. Por outro lado, o metabolismo dos também 
aminoácidos aspartato e glutamato resulta na produção de bicarbonato (HCO3-) que 
acaba compensando, em parte, a produção dos ácidos. De uma maneira geral, a 
ingestão diária de carne resulta em uma maior produção de ácidos do que de 
bicarbonato. Os ácidos não ficam circulando por nosso organismo, eles são 
rapidamente neutralizados pelo bicarbonato no fluído extracelular resultando em 
sais desódio (Na+). O nosso organismo utiliza uma série de mecanismos para se 
defender dos impactos de um distúrbio ácido-básico. Porém, esses mecanismos não 
corrigem o distúrbio, mas, minimizam os seus efeitos sobre o pH. Estes mecanismos 
envolvem o tamponamento intra e extracelular, ajustes na ventilação e, 
consequentemente na pressão parcial de dióxido de carbono e ajustes na eliminação 
de ácidos pelos rins. Para reabsorver o bicarbonato filtrado e eliminar ácidos, nossos 
rins secretam H+ pelos néfrons. A maior parte do H+ excretado atua na reabsorção do 
bicarbonato. Devido à excreção de H+, nossa urina é ácida. Porém, nossos rins não 
podem excretar urina com pH menor do que 4,0. Para eliminar quantidades maiores 
de H+, os rins excretam tampões (fósforo, por exemplo) junto. A maior parte do 
 
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bicarbonato filtrado é reabsorvido no túbulo proximal. Neste local, o H+ é secretado 
por meio dos antiporters Na+-H+ e H+-ATPase. No primeiro, a secreção de H+ está 
acoplada à de cálcio. O bicarbonato é produzido pela hidratação do CO2 nas células e 
também no momento da síntese e excreção de amônio (NH4+). O amônio é produzido 
através do metabolismo da glutamina. Porém, para que ocorra a síntese de novas 
moléculas de bicarbonato por essa via, é necessário que o amônio seja sintetizado e 
eliminado. 
 
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Referências bibliográficas 
KOEPPEN, BRUCE M., STANTON, BRUCE A. BERNE e LEVY: Fisiologia. 6ª edição. Editora ELSEVIER, Rio 
de Janeiro. 2009.