regulação ácido-básico - fisiologia

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Regulação ácido-básica – Fisiologia M3 - 23/05/2017 
1. Introdução
O próprio metabolismo contribui para a formação de ácidos, e a regulação ácido-básica é um mecanismo de compensação que o corpo tem para tentar manter essas quantidades de ácidos e bases em equilíbrio sem trazer nenhum prejuízo ao corpo. A concentração de íons H+ no sangue é bem pequena, pois existem mecanismos que o equilibram o tempo inteiro – quando há uma perturbação do equilíbrio podem ser gerados problemas mais sérios. O pH vai afetar uma série de estruturas importantes: proteínas, onde suas estruturas terciárias são geradas por inúmeras ligações e podem ser alteradas/desfeitas (afetam a sua atividade e estrutura) – sofrem desnaturação; afeta a absorção de medicamentos; diagnóstico clínico (pH do sangue e urina). O pH do sangue se mantém em 7,4 e que abaixo disso entramos em uma condição de acidose e acima, uma condição de alcalose – dependendo do pH, existe uma incompatibilidade com a vida. O pH nos líquidos corporais é variável e a concentração de H+ que vai determinar a acidez de uma solução. 
2. Manutenção do pH sanguíneo
A alimentação acaba gerando muitos compostos ácidos, principalmente alimentação rica em proteína. Isso significa que não só o metabolismo inerente gera compostos ácidos, mas também a própria alimentação. A principal fonte é a oxidação de aminoácidos e o CO2 (qualquer via metabólica contribui). O H+ se liga ao bicarbonato gerando ácido carbônico, que se dissocia em CO2 e água às custas de uma enzima chamada de anidrase carbônica (presente nos pulmões e nos rins principalmente). Uma das formas de tamponar o H+ é usando o bicarbonato. O nosso organismo é mais desafiado por ácidos do que bases. 
· Entrada de ácidos:
· Compostos metabólicos intermediários e alimentos são ácidos orgânicos;
· Exemplos de ácidos orgânicos: aminoácidos, ácidos graxos, intermediários do CAC, ácido láctico
· Ácidos: doadores de prótons, tendem a perde-los numa solução aquosa
· Bases: aceptores de prótons, tendem a incorporá-los em suas moléculas numa solução aquosa
Processos biológicos dependem do pH e pequenas alterações em seus níveis podem afetar tais processos. Enzimas e seus substratos possuem grupamentos com diferentes constantes de dissociação, para um funcionamento adequado do organismo é necessário que esses grupamentos estejam sempre no estado em que são capazes de exercer a sua função biológica. 
3. Equilíbrio
A concentração de H no FEC é mantida dentro de um limite extremamente estreitos. 
O pH anormal pode afetar significativamente a atividade do sistema nervoso. O pH baixo faz com que os neurônios se tornem menos excitáveis, resultando na depressão do sistema nervoso (os indivíduos se tornam confusos e desordenados, podendo chegar ao estado de coma). O pH alto torna os neurônios hiperexcitáveis, desencadeando um potencial de ação ao menor sinal (indivíduos apresentam torpores, convulsões, tremores musculares)
Os tampões químicos, junto com hemoglobina, fosfatos, amônia na urina, são importantes para manter o pH sanguíneo. A excreção via renal ocorre de forma mais lenta e normalmente se espera 48h para surtir o efeito, mas é muito mais efetiva. Os sistemas que fazem essa manutenção são:
· Sistemas tampão (bicarbonato e hemoglobina)
· Sistema respiratório: hiperventilação ou hipoventilação
· Sistema renal
4. Tampões
São soluções que resistem às variações de pH, resultam em um equilíbrio das duas reações reversíveis – o principal sistema é feito pelo bicarbonato – embora seja muito importante, acaba sendo apenas um mecanismo inicial para segurar uma quantidade excessiva de ácidos. Também pode ser feito pela hemoglobina, proteínas e fosfato (de forma mais discreta). A proteína consegue tamponar por um tempo o H+ - elas possuem apenas um grupo amino e carboxila livre em cada extremidade, outros grupos amino e carboxila dos aminoácidos restantes estão ligados covalentemente entre si (ligações peptídicas) e assim não contribuem para o comportamento ácido-base da proteína. Assim, o que interessa na proteína como sistema tampão é o pKa da cadeia lateral. No caso do bicarbonato, acontece pela reação já citada anteriormente – essa reação é muito facilitada e se qualquer uma das reações sofrer uma influência, as próximas reações também sofrerão. Essa reação contribui principalmente para o transporte de CO2. Parte do CO2 produzido no tecido vai ser levado para a hemácia e lá uma parte dele é conjugada com a hemoglobina (23%) e grande parte será conjugada com a água, virando ácido carbônico e por fim H+, que se ligará à hemoglobina, e bicarbonato que fará então o tamponamento. Quando chega no pulmão, ocorre a reação inversa – a hemoglobina vai se ligar agora ao oxigênio. Nos tecidos ela libera o oxigênio, capta o CO2 que será transportado na forma de bicarbonato (sofre reações dentro da hemácia) e tampona o H+ que foi produzido pelo CO2 no sangue. O fosfato age de forma semelhante ao bicarbonato e apresenta um menor papel no sangue, enquanto as proteínas ligam íons hidrogênio de forma semelhante à hemoglobina.
5. Regulação respiratória
· A expiração pulmonar de CO2 contrabalança a formação metabólica de CO2
· Aumento da concentração de H+ estimula a ventilação pulmonar
· Quando a ventilação alveolar diminui devido a aumento de pH, a PO2 diminui o que estimula a ventilação (compensação respiratória ao aumento do pH não é tão efetiva) – é muito mais efetiva em casos de acidose. 
6. Sistema renal
A contribuição do sistema renal está relacionada ao bicarbonato. A reabsorção de bicarbonato acontece principalmente no túbulo proximal e o restante do túbulo distal e ducto coletor. Os rins filtram o bicarbonato de sódio e a maior parte deve ser reabsorvido para manter a capacidade de tamponamento do organismo.
O bicarbonato é filtrado. A célula tubular não é permeável a ele e esse bicarbonato vai se conjugar ao H+ e vai então formar água e CO2 – todo bicarbonato filtrado entra na forma de CO2. Depois de entrar na célula do túbulo proximal, sofre ação da anidrase carbônica e vira bicarbonato, que passa para o capilar sanguíneo, e H+ volta para a luz do túbulo. Quando ocorre excesso de bicarbonato, este não pode ser reabsorvido permanecendo nos túbulos, sendo excretado na urina. Quando ocorre excesso de H+ em relação ao bicarbonato, ocorre reabsorção completa de bicarbonato; o H+ em excesso passa para a urina, onde é tamponado nos túbulos por fosfato e amônia. Nas células tubulares há um desacoplamento de glutamina, virando amônia e bicarbonato – jogado para o capilar sanguíneo, enquanto a amônia é jogada no túbulo. 
· Os rins filtram bicarbonato de sódio e a maior parte deve ser reabsorvido para manter a capacidade de tamponamento do organismo
· O túbulo principal reabsorve a maior parte: excreção de H+ e reabsorção de HCO3-
· Proteína antiporte Na+ - H+
· H+ secretado se combina com bicarbonato
· Proteína simporte HCO3- - Na+
7. Geração de bicarbonato
As células renais são capazes de reabsorver o bicarbonato e gerar novos bicarbonatos – importante em situações de acidose. O excesso de H+ forma CO2 e entra nas células do túbulo para formar ácido carbônico, e em seguida H+ e HCO3-. O íon H+ é devolvido ao túbulo para ser tamponado enquanto o bicarbonato é jogado no capilar sanguíneo. 
O néfron distal possui uma tarefa significativa na regulação fina do equilíbrio ácido básico. As células intercalares: alta concentração da enzima anidrase carbônica e auxílio nesse processo. São de dois tipos, alfa e beta. As do tipo alfa do ducto coletor na acidose secretam ou reabsorvem H+ (volta para luz do túbulo por uma ATPase) e HCO3- de acordo com a necessidade corporal (imagem A). No caso da alcalose, há auxílio das células beta que vão pegar o bicarbonato do sangue e jogá-lo para a luz do túbulo para ser excretado na urina (imagem B). Os íons H+ são bombeados para fora pela H+-ATPase ou pela ATPase que trocaum H+ por um K+. O bicarbonato deixa a célula através de proteínas antiporte HCO3- - Cl-. 
 Imagem B
Imagem A Compensação renal da acidose
· Quando ocorre excesso de HCO3-, este não pode ser reabsorvido permanecendo nos túbulos, sendo excretado na urina
· Quando ocorre excesso de H+ em relação a HCO3-, ocorre a reabsorção completa de bicarbonato; o H+ em excesso passa para a urina, onde é tamponado nos túbulos por fosfato e amônia
8. Acidose metabólica
É caracterizada pela diminuição do pH e do bicarbonato. 
· Consequente à adição de H+ ou à perda de HCO3-
· O processo de início é tamponado pelos tampões do FEC (bicarbonato/ácido carbônico). Os tempões de FIC ajudam no processo (proteínas e fosfasto).
· Existe troca de K+ por H+ para prevenir um excesso de H+ no FEC, o que pode resultar em hipercalemia mesmo com a depleção orgânica de K+ (perda gastrointestinal ou renal)
1. Lactacidose anaeróbica: oxidação incompleta da glicose com acúmulo de H+ e lactato
2. Cetoacidose: acúmulo de corpos cetônicos ácidos (diabetes mellitus)
3. Perda gastrointestinal de bicarbonato: diarreia perde bicarbonato e retém Cl
4. Insuficiência renal: inabilidade de excretar H+ e reter HCO3-
No mecanismo compensatório respiratório, há uma percepção imediata pelo organismo (centro respiratório), que aumenta a ventilação pulmonar de modo a reduzir a pCO2 – resposta rápida, mas de curta duração.
Mecanismo compensatório renal: a longo prazo, a correção da acidose requer aumento da reabsorção renal de bicarbonato e aumento da excreção renal de ácidos. A excreção de ácidos se dá, principalmente, por meio do íon amônio.
Sem um funcionamento renal normal, é muito difícil manter-se o equilíbrio ácido-básico do paciente.
 
9. Acidose respiratória
Diminuição da efetividade da ventilação alveolar com retenção e aumento da pCO2. Com o aumento do gás carbônico dissolvido, ocorre aumento da concentração de ácido carbônico e acidose.
· Pneumonia 
· Obstrução do trato respiratório
· Pneumotórax
· Anestesia geral
Tamponada pelos tampões intracelulares e pela retenção renal de bicarbonato.
Tratamento: melhora da ventilação e oxigenação. 
10. Alcalose metabólica
É caracterizada por aumento do pH e do bicarbonato. É de menor ocorrência que a acidose. Causas:
· Perda de hidrogênio e cloro em vômito
· Retenção de hidrogênio e cloro no abmaso e pré-estômago de ruminantes 
· Mineralocorticóides, diuréticos (perda renal)
· Hipocalemia (migração do H+ para o intracelular)
· Hipocloremia por sudorese excessiva em equinos
· Administração de excesso de bicarbonato. 
A hipocloremia e hipovolemia diminuem a capacidade de excreção renal de bicarbonato, que é retido no sague. 
Hipovolemia: maior reabsorção de Na (retenção de líquidos)
· No túbulo proximal: para manter eletroneutralidade o Na vem junto com o Cl
· No túbulo distal a reabsorção de Na é acompanhada pela excreção de H+. 
Na hipocloremia não há Cl- para ser reabsorvido → Na é mais reabsorvido no túbulo distal com perda de H+ na urina. A excreção de H+ é acompanhada por reabsorção de bicarbonato, com isso agrava-se a alcalose e tem-se uma acidificação urinária paradoxal. 
Fernanda Rodrigues