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Equilíbrio Ácido-Básico CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE E AGRARIAS DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA CLÍNICA Prof. Dra. Gabriela Bonfanti Azzolin EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE o É um delicado equilíbrio químico entre os ácidos e as bases existentes no organismo para a manutenção da quantidade ideal de íons hidrogênio nos líquidos intracelular e extracelular. o Quando a [ ] dos íons hidrogênio se eleva ou se reduz, alteram-se a permeabilidade das membranas e as funções enzimáticas celulares; em conseqüência, deterioram-se as funções de diversos órgãos e sistemas. DESEQUILÍBRIO o Os pacientes com disfunção de órgãos frequentemente apresentam alterações no equilíbrio ácido-base. o Nos pacientes graves, especialmente os que necessitam de terapia intensiva, as alterações são mais manifestas e, não raro, assumem a primazia do quadro clínico. o O diagnóstico e o tratamento dos desvios do equilíbrio ácido-base, geralmente, resultam em reversão do quadro geral do paciente e garantem a sua sobrevida. ÁCIDOS o Substâncias que cedem hidrogênio em uma solução. o Metabolismo celular produz ácidos - liberados continuamente na corrente sanguínea - precisam ser neutralizados o Principal ácido do organismo: – ácido carbônico: • ácido instável • se transforma facilmente em dióxido de carbono e água. • O dióxido de carbono é transportado pelo sangue e eliminado pelos pulmões, enquanto o excesso da água é eliminada pela urina. o Demais ácidos do organismo são fixos - permanecem em estado líquido. – os ácidos alimentares, o ácido lático e os ceto-ácidos; BASES o Substâncias que captam o hidrogênio nas soluções o Principal base do organismo: – Bicarbonato • produzido à partir do metabolismo celular pela combinação do dióxido de carbono com a água. o Demais bases: – Fosfatos – numerosas proteínas – hemoglobina. METABOLISMO o Função normal das células do organismo depende de uma série de processos bioquímicos e enzimáticos do metabolismo celular. o Vários fatores devem ser mantidos dentro de estreitos limites, para preservar a função celular: – Osmolaridade – Eletrólitos – Nutrientes – Temperatura – Oxigênio e dióxido de carbono – Íon hidrogênio Íon hidrogênio o H+ = é o íon + importante nos sistemas biológicos: quantidade de hidrogênio livre existente dentro e fora das células é um dos fatores + importantes para o metabolismo celular. o A [H+] nas células e líquidos biológicos influencia a velocidade das reações químicas, a forma e função das enzimas, assim como de outras proteínas celulares e a integridade das células. o A [H+] nas células e líquidos biológicos deve estar em torno de 40 nmol/L. o A unidade de medida da concentração dos íons hidrogênio nos líquidos do organismo é denominada pH. pH = - log [H+] o equilíbrio entre a entrada ou produção de íons hidrogênio e a livre remoção desses íons do organismo. o o organismo dispõe de mecanismos para manter a [H+] e, conseqüentemente o pH sangüíneo, dentro da normalidade, ou seja manter a homeostasia. o O pH do sangue arterial normal é 7,4 e é equivalente à concentração H+ de 40 nmol/L. As condições onde o pH está abaixo dos valores de referência é denominada acidose, enquanto aqueles com pH acima é chamado alcalose. 7,4 7,0 7,8 Faixa de sobrevida Acidose Alcalose pH normal Homeostasia é a constância do meio interno TAMPÕES PLASMÁTICOS - o efeito de ácidos ou bases adicionados nos líquidos corporais. - atuação imediata. SISTEMA PULMONAR SISTEMA RENAL -elimina ou retém CO2 - excreção de urina ácida ou básica -alterações de ventilação. - atuação em horas a dias. -atuação em minutos a horas. Os processos metabólicos normais nas células teciduais consomem oxigênio e produzem continuamente CO2 e ácidos orgânicos. A manutenção da concentração dos íons H+ é realizada pela ação combinada dos sistemas tampões. Os sistemas tampões são substâncias que, em soluções aquosas, resistem às variações do pH quando, às mesmas, são adicionadas quantidades relativamente pequenas de ácido (H+) ou base (OH-). SISTEMAS TAMPÕES • Bicarbonato/Ácido carbônico: principal sistema tampão. Mecanismo compensatório primário que supre 60 a 90% do tamponamento. • Hemoglobina (20-30%): radicais livres da hemoglobina se ligam aos íons H+ e os tamponam. • Proteínas plasmáticas e intracelulares (5%): 95% do tampão não bicarbonato no plasma. • Fosfatos orgânicos e inorgânicos (1%): importantes na excreção de ácidos na urina. HCO3- => As alterações na [ ] de bicarbonato no plasma podem desencadear desequilíbrios ácido – básicos por distúrbios metabólicos. • Se o HCO3 - estiver maior que 28 mEq/L com desvio do pH > 7,45, o paciente está em Alcalose Metabólica. • Se o HCO3 - estiver menor que 22 mEq/L com desvio do pH < 7,35, o paciente está em Acidose Metabólica. Sistema metabólico Sistema pulmonar • Respiração: remoção dos CO2 do sangue e suprimento dos tecidos com oxigênio. • CO2 = é o principal produto ácido formado no organismo, através da oxidação completa dos lipídeos, carboidratos e proteínas. É eliminado pelos pulmões numa velocidade proporcional a % de CO2 no gás alveolar e a freqüência da ventilação. • A ventilação é controlada pelos estímulos da pCO2, pO2 no ar alveolar bem como do pH sanguíneo sobre o centro respiratório do bulbo e quimioreceptores periféricos das artérias carótidas e arco carótido. • Ação imediata e intensa: ↓pH metabólico: ↑ ventilação (↑eliminação CO2) ↑ pH metabólico: ↓ ventilação (↓ eliminação CO2) Interpretação da Gasometria • P = pressão parcial exercida pelo gás; • S = grau de saturação da Hb; • A = gases alveolares; • a = gases no sangue arterial; • v = gases no sangue venoso; PaO2 = PvO2 = PaCO2 = PvCO2 = SaO2 = SvO2 = PAO2 = Sistema pulmonar Oxigenação: Sangue arterial e venoso A difusão do O2 dos alvéolos pulmonares para o sangue ocorre devido à uma diferença de pressões parciais. A PO2 do sangue venoso (PvO2) que entra nos capilares pulmonares é de aprox 40 mmHg. A PO2 no ar dos alvéolos pulmonares é de aprox 104mmHg. À medida que o sangue venoso vai passando, vai recebendo O2 e se “arterializando”. A PO2 do sangue arterial (PaO2) é de aprox 104mmHg. Normalmente o sangue arterial está saturado 98%. A PaO2 exprime a eficácia das trocas de oxigênio entre os alvéolos e os capilares pulmonares, e depende diretamente da pressão parcial de oxigênio no alvéolo, da capacidade de difusão pulmonar desse gás, da existência de Shunt anatômicos e da relação ventilação/perfusão pulmonar. Capitação de O2: difusão do gás de uma área de maior pressão para menor pressão. Sistema pulmonar Oxigenação: Sangue arterial e venoso Ao atravessar os tecidos, o sangue arterial cede seu O2 às células para as atividades metabólicas. Ao deixar os capilares e dos tecidos para juntar-se às veias, a pressão parcial do O2 no sangue (PvO2) é de aprox 35 a 40 mmHg. A saturação do sangue venoso oscila em torno de 70 a 75%. Quando a PvO2 e/ou a SvO2 estão abaixo daqueles valores, significa que a extração de oxigênio pelos tecidos está aumentada. ↑ metabolismo: febre ↓ fluxo sanguíneo que perfunde os tecidos (estados de choque) Pressão parcial de CO2 (PaCO2) A pressão parcial de CO2 do sangue arterial exprime a eficácia da ventilação alveolar, sendo praticamente a mesma do CO2 alveolar, dada a grande difusibilidade deste gás. • Seus valores normais oscilam entre 35 a 45 mmHg. • Se a PCO2 estiver menor que 35 mmHg, o paciente está hiperventilando, e se o pH estiver maior que 7,45, ele está em Alcalose Respiratória. • Se a PCO2 estiver maior que 45 mmHg, o paciente estáhipoventilando, e se o pH estiver menor que 7,35, ele está em Acidose Respiratória. SISTEMA RENAL • Mecanismo: pH da urina varia entre 4,4 a 8,2. ACIDOSE: aumento da excreção de ácido e conservação de bases; ALCALOSE: aumento na excreção de base e conservação de ácidos. Reabsorção de bicarbonato: conservar o bicarbonato filtrado, diminuindo a sua excreção urinária. Excreção de íon hidrogênio: na forma livre, na forma de fosfatos ou amônia (produzida no próprio rim) pH = 7,4 RIM responsável pela [ ] do HCO3 PULMÃO responsável pela [ ] do CO2 ENQUANTO O pulmão mantém O RIM mantém a [ ] do CO2 a [ ] do HCO3 - pH será mantido VALORES NORMAIS PARA GASOMETRIA: Arterial Venoso pH 7,35 – 7,45 0,05 unidade menor pO2 80 – 100 mmHg 50% menor pCO2 35 – 45 mmHg 6 mmHg maior HCO3 - 22 – 26 mEq/L 22 – 26 mEq/L BE -2 a + 2 mEq/L -3,9 a + 1,0 mEq/L SO2 93,5 – 98,1% 65 – 85% Base excess: sinaliza o excesso ou déficit de bases dissolvidas no plasma sanguíneo. É calculada a partir das medidas de pH, pCO2 e hemoglobina. ALTERAÇÕES PRIMÁRIAS 1. Acidose metabólica 2. Alcalose metabólica 3. Acidose respiratória 4. Alcalose respiratória 7,45 7,35 ALCALEMIA ACIDEMIA Alcalose Acidose [HCO3 -], [H+] [HCO3 -] pCO2 pCO2 ACIDOSE METABÓLICA • Causas: - Produção anormal de ácidos orgânicos: cetoacidose diabética, cetose de jejum, acidose lática. - Perda de HCO3 - (bases): diarréia grave em adultos ou crianças; - Redução da excreção Renal de H+: incapacidade de eliminar amônia (IRA e IRC); - Adição de ácidos: intoxicações (salicilatos), tratamento com cloreto de amônio. Compensação da acidose metabólica • A acidose metabólica é o excesso de acidez no sangue caracterizada por uma concentração anormalmente baixa de carbonatos. • Quando o pH sanguíneo cai, a respiração torna-se mais profunda e rápida à medida que o organismo tenta livrar o sg do excesso de ácido ↓ a quantidade de CO2. • Finalmente, os rins também tentam compensar excretando mais ácido na urina. • No entanto, ambos os mecanismos podem ser superados quando o corpo continua a produzir ácido em demasia, o que acarreta uma acidose grave e, em última instância, o coma. HIPERVENTILAÇÃO Consequências da acidose metabólica • A acidemia prejudica a função de contração do miocárdio que pode resultar em insuficiência cardíaca. • Metabolismo negativo do cálcio, que pode resultar em nefrocalcionose e urolitíase. Achados laboratoriais: - Redução bicarbonato plasmático; - Redução do pH sanguíneo; - Redução da pCO2 (hiperventilação compensatória) ALCALOSE METABÓLICA • Causas: - Excesso de bases: antiácidos orais e bicarbonato de sódio. - Perda de ácido clorídrico: vômitos intensos ou prolongados. - Perda de potássio: diuréticos; - Retenção renal de Bicarbonato. Compensação da alcalose metabólica • Alcalose metabólica é uma condição metabólica na qual o pH do sangue está elevado acima da faixa normal. • Geralmente é resultado de uma concentração ↓ de ion H+, levando a [ ] ↑ de bicarbonato. • Pode ser alternativamente um resultado direto de [ ] ↑ de bicarbonato. • A elevação do pH reduz a respiração e retém o CO2 com aumento da pCO2. • A pCO2 eleva e provoca uma diminuição do pH, que raramente chega aos valores normais. Essa resposta compensatória é limitada pela queda de oxigenação do paciente. HIPOVENTILAÇÃO Consequências da alcalose metabólica • A alcalemia aumenta à ligação do cálcio às proteínas e a dimiunição do cálcio ionizado resulta em aumento da atividade neuromuscular; • Aumento da glicólise; • Hipocalemia: aumento da excreção renal de potássio. Achados laboratoriais: - Aumento de bicarbonato plasmático; - Aumento do pH sanguíneo; - Aumento da pCO2 (hipoventilação compensatória) ACIDOSE RESPIRATÓRIA • Causas: • Incapacidade dos pulmões em eliminar CO2 suficiente devido à hipoventilação. • Doença pulmonar obstrutiva crônica (causa mais comum): bronquite crônica, enfisema, asma grave. • Distúrbios neuromusculares: miastenia grave, poliomielite, tétano, paralisia do diafragma, distrofia muscular. • Apnéia do sono; • Obesidade intensa (Síndrome de Pickwick). • Depressão do SNC: narcóticos, BDZ e outros depressores. • Desordens neurológicas: encefalite e trauma; • Estados de coma: AVC por hemorragia intracranana. COMPENSAÇÃO DA ACIDOSE RESPIRATÓRIA • Acidose respiratória é uma acidose (↓ anormal do pH sanguíneo) devido à ventilação ↓ dos alvéolos pulmonares, levando a uma [ ] ↑ de CO2 arterial (PaCO2). Fase aguda: primeiros 10 minutos. Ocorre uma elevação de 2 a 4 mmol/L no bicarbonato plasmático. Feito pelas proteínas e hemoglobina. Não é muito eficaz. Fase crônica: O aumento persistente da PaCO2 desencadeia, lentamente mas com eficiência, uma compensação renal. Após alguns dias os rins começam a eliminar mais H+ e a reter bicarbonato. Consequências da acidose respiratória (hipercapnia) • A hipercapnia induz à vasodilatação cerebral e aumento do fluxo sanguíneo, que pode elevar a pressão intracraniana, produzindo sonolência, torpor, dor de cabeça e coma. Achados laboratoriais: - Aumento da pCO2 ( > 47 mm Hg) - Redução do pH sanguíneo (pH < 7,35) - Níveis normais ou aumentados de bicarbonato plasmático (compensação renal – é lenta); ALCALOSE RESPIRATÓRIA • Causas: • Estímulo respiratório elimina mais CO2 devido à estimulação do centro respiratório. • Estímulo direto do centro respiratório: encefalites, meningites, hiperventilação. • Desordens pulmonares • Desordens cardiovasculares: ICC, hipotensão • Ansiedade, Histeria; • Febre alta . • Hipoxemia (elevadas altitudes): Ar rarefeito: pouco O2 – aumenta a frequencia respiratória e elimina mais CO2. COMPENSAÇÃO DA ALCALOSE RESPIRATÓRIA • A alcalose respiratória resulta da respiração alveolar ↑ (hiperventilação) levando a uma [ ] plasmática ↓ de CO2. Isso leva a [ ] ↓ de ion hidrogênio e Ca2+ sanguíneo livremente ionizado. Fase aguda: primeiros 10 minutos. Ocorre uma queda de 2 a 4 mmol/L no bicarbonato plasmático. Feito pelas proteínas e hemoglobina. Não é muito eficaz. Fase crônica: o pH é mantido pela retenção de íons H+ pelo rim. Se essa condição persistir por 7 ou mais dias, o nível de bicarbonato pode cair p suficiente para o pH voltar ao normal, ou seja, ocorrer a compensão completa. Consequências da alcalose respiratória (hipocapnia) • A hipocapnia induz à vasoconstrição, com sonolência e torpor moderado. • Alteração no metabolismo de cálcio, potássio e fosfatos. • Aumenta a produção de lactato devido ao estímulo da glicólise. Achados laboratoriais: - Redução da pCO2 ( < 36 mm Hg) - Aumento do pH sanguíneo (pH > 7,44) - Níveis normais ou diminuídos de bicarbonato plasmático (compensação renal – é lenta); Principais respostas compensatórias Distúrbio primário Resposta compensatória Acidose respiratória pCO2 HCO3 Alcalose respiratória pCO2 HCO3 Acidose metabólica HCO3 pCO2 Alcalose metabólica HCO3 pCO2 TRANSTORNOS MISTOS • Não é raro que um paciente sofra simultaneamente de dois ou mais transtornos primário do equilíbrio ácido-base. • Ocorre quando o grau de compensação não é adequado ou a resposta é maior que a esperada. Efeitos somatórios: - ACIDOSE METABÓLICA + ACIDOSE RESPIRATÓRIA - ALCALOSE METABÓLICA + ALCALOSE RESPIRATÓRIA Efeitos neutralizadores: - ACIDOSE METABÓLICA + ALCALOSE RESPIRATÓRICA - ALCALOSE RESPIRATÓRIA + ACIDOSE METABÓLICA. AVALIAÇÃO LABORATORIAL : GASOMETRIA • Exame clínico que avalia: - Gasessanguíneos (pCO2 e pO2) - Íons H (pH) - Principal tampão do sangue (HCO3 -) - Hemoglobina e outros índices. - Aplicação clínica: cirurgias, UTI, pediatria, alimentação parenteral, alterações respiratórias e/ou metabólicas. GASOMETRIA • HEMOGLOBINA: VR:13,5 – 17,5 g/dL (homem), 12,0 – 16 g/dL (mulheres) Em condições normais, cerca de 97% do oxigênio transportado dos pulmões para os tecidos são carregados em combinação química com a hemoglobina, no interior das hemáceas (Oxiemoglobina). SaO2 (%) = proporção com que o oxigênio está ligado à Hb; é um indicador de disponibilidade total de O2 para as células do organismo. A afinidade do O2 pela Hb se altera conforme o pH e temperatura; 3% O2 encontra-se dissolvido na água do plasma e das células; PaO2 (mmHg) = reflete a medida de oxigênio dissolvido no plasma, não o total de O2 distribuído aos tecidos; GASOMETRIA Disemoglobinas: derivadas da Hb que não podem transportar ou liberar oxigênio: Carboxiemoglobina, Metaemoglobina e sulfaemoglobina. A presença de disemoglobinas altera a SaO2 e a curva de dissociação da Hb. GASOMETRIA • Conteúdo de oxigênio (ctO2): É a soma do oxigênio ligado à Hb e o oxigênio dissolvido no sangue. ctO2 homem: 18 – 22 mL/dL Mulheres: 16 – 20 mL/dL Causas de diminuição da ctO2 - Diminuição da Hb total: anemia e hemodiluição; - Diminuição da SO2: disemoglobinas GASOMETRIA • Lactato É um indicador do suprimento inadequado de oxigênio aos tecidos; Marcador do balanço entre demanda e oferta de oxigênio. • Anion Gap: diferença entre íons de carga positiva e os de carga negativa. VR: 8-16 mmol/L Eleva-se na acidose metabólica. Gasometria • Amostra: Sangue arterial, venoso ou capilar. - Em condições anaeróbias; - Heparina como antiocoagulante; - Realizar a análise imediatamente (em até 15 min) ou conservar em gelo para o transporte. Escolha do local da coleta Sangue arterial x sangue venoso • Inicialmente os estudos do equilíbrio ácido-base eram efetuados no sangue venoso. • A amostras de sangue venoso são quase tão exatas quanto o sangue arterial para a determinação do pH, HCO3 e pCO2, se o sangue for colhido de forma adequada da mão ou do braço do paciente, em repouso e sem soltar o torniquete. • • As amostras de sangue arterial substituíram, em grande parte, as amostras venosas, uma vez que o sangue venoso fornece dados menos precisos em certas condições, como na redução da perfusão tecidual devido à ocorrência de choque. Transporte e conservação da amostra Outros cuidados Dicas para interpretar! 1. Observar pH. 2. Observar Pco2 3. Observar HCO3 - 4. Observar o excesso ou déficit de bases pH < 7,35 = ACIDOSE pH > 7,45 = ALCALOSE < 45mmHg = ACIDOSE RESPIRATÓRIA > 35 mmHg = ALCALOSE RESPIRATÓRIA < 22 mEq/L = ACIDOSE METABÓLICA > 26 mEq/L = ALCALOSEMETABÓLICA +/- 2 = normal -5/-10 = acidose leve a moderada. >-10 Grave. + 5 = alcaloses leves a moderadas. Raramente superior a + 10. Dicas para interpretar! 5. Observar PaO2 e SO2. 6. Identificar mecanismos de compensação PaO2 > 65 mmHg e SO2 > 90% = oxigenação satisfatória SO2 < 80% = hipóxia Interpretação da gasometria arterial pH 7,12 Acidose HCO3 12 mM Acidose PCO2 40 mm/Hg normal pH 7,40 HCO3 24 mM PCO2 40 mm/Hg Valores normais Acidose metabólica pH 7,12 Acidose HCO3 12 mM Acidose PCO2 25 mm/Hg alcalose Acidose metabólica parcialmente compensada Interpretação da gasometria arterial pH 7,55 Alcalose HCO3 15 mM Acidose PCO2 30 mm/Hg alcalose pH 7,40 HCO3 24 mM PCO2 40 mm/Hg Valores normais Alcalose respiratória parcialmente compensada pH 7,55 Alcalose HCO3 34 mM Alcalose PCO2 55 mm/Hg Acidose Alcalose metabólica parcialmente compensada Interpretação da gasometria arterial pH 7,10 Acidose HCO3 42 mM alcalose PCO2 65 mm/Hg acidose pH 7,40 HCO3 24 mM PCO2 40 mm/Hg Valores normais Acidose respiratória parcialmente compensada pH 7,10 acidose HCO3 10 mM acidose PCO2 65 mm/Hg Acidose Acidose mista (metabólica + respiratória) Interpretação da gasometria arterial pH 6,94 HCO3 10 mM PCO2 42 mm/Hg pH 7,35 - 7,45 HCO3 20-28 mM PCO2 35-45 mm/Hg Valores Referência pH 7,22 HCO3 5 mM PCO2 12 mm/Hg Interpretação da gasometria arterial pH 6,91 HCO3 10 mM PCO2 50 mm/Hg pH 7,35 - 7,45 HCO3 20-28 mM PCO2 35-45 mm/Hg Valores Referência pH 7,51 HCO3 21 mM PCO2 27 mm/Hg Interpretação da gasometria arterial pH 7,19 HCO3 21 mM PCO2 52 mm/Hg pH 7,35 - 7,45 HCO3 20-28 mM PCO2 35-45 mm/Hg Valores Referência pH 7,31 HCO3 18 mM PCO2 36 mm/Hg Interpretação da gasometria arterial pH 7, 28 HCO3 14 mM PCO2 32 mm/Hg pH 7,35 - 7,45 HCO3 20-28 mM PCO2 35-45 mm/Hg Valores Referência pH 7, 18 HCO3 43 mM PCO2 117 mm/Hg Interpretação da gasometria arterial pH 7, 54 HCO3 16 mM PCO2 26 mm/Hg pH 7,35 - 7,45 HCO3 20-28 mM PCO2 35-45 mm/Hg Valores Referência pH 7, 28 HCO3 15 mM PCO2 44 mm/Hg Interpretação da gasometria arterial pH 7, 18 HCO3 16 mM PCO2 52 mm/Hg pH 7,35 - 7,45 HCO3 20-28 mM PCO2 35-45 mm/Hg Valores Referência pH 7, 59 HCO3 15 mM PCO2 21 mm/Hg
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