Controle do PH sanguíneo

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1 Lorena Leahy 
 Objetivos 
1-Abordar os locais de controle do PH sanguíneo e sua regulação 
2-Explicar como o PH pode alterar as funções metabólicas 
3-Descrever o mecanismo de fadiga muscular 
4-compreender o sistema tampão 
 
 EQUILÍBRIO ACIDO BÁSICO 
-O equilíbrio acidobásico (também denominado homeostasia do pH) é uma das funções essenciais do corpo. O pH de 
uma solução é medido como sua concentração de H. 
-A concentração plasmática arterial normal de H é de 0,00004 mEq/L, um valor muito pequeno, se comparado com a 
concentração de outros íons (p. ex., a concentração plasmática de Na é de cerca de 135 mEq/L). 
-Devido ao fato de a concentração de H no corpo ser tão baixa, ela geralmente é expressa em uma escala logarítmica de 
pH de 0 a 14, na qual um pH de 7 é neutro (nem ácido nem básico). Se o pH de uma solução é menor que 7, a 
concentração de H é maior que 1 x 10 -7 M, e a solução é considerada ácida. Se o pH é maior que 7, a concentração de H 
é menor que 1 10 -7 M, e a solução é considerada alcalina (básica). 
-O pH normal do corpo é de 7,4, ligeiramente alcalino. Uma mudança de 1 unidade de pH representa uma mudança de 
10 vezes na concentração de H. 
 
 Mudanças no pH podem desnaturar proteínas 
-A faixa de pH normal do plasma é de 7,38 a 7,42. O pH extracelular normalmente reflete o pH intracelular, e vice-versa. 
Devido ao fato de ser difícil monitorar as condições intracelulares, os valores plasmáticos são utilizados clinicamente 
como indicadores do pH do LEC e do pH total do corpo. 
-Os líquidos do corpo que são “externos” ao meio interno do corpo, como os localizados no lúmen do trato 
gastrintestinal ou nos túbulos renais, podem ter um pH que excede bastante a faixa normal. A secreção de ácido no 
estômago, por exemplo, pode reduzir o pH gástrico para cerca de 1. 
-O pH da urina varia entre 4,5 a 8,5, dependendo da necessidade do corpo de excretar H+ ou HCO3- 
-A concentração de H+ no corpo é bem regulada. Proteínas intracelulares, como enzimas e canais de membrana, são 
particularmente sensíveis ao pH, uma vez que a função dessas proteínas depende da sua forma tridimensional. 
-Mudanças na concentração de H+ alteram a estrutura terciária de proteínas através da interação com ligações de 
hidrogênio dessas moléculas, alterando a estrutura tridimensional das proteínas e suas atividades. 
-Um pH anormal pode afetar significativamente a atividade do sistema nervoso. Se o pH é muito baixo – uma condição 
denominada acidose –, os neurônios tornam-se menos excitáveis, resultando em depressão do SNC. Os pacientes 
tornam-se confusos e desorientados e, então, entram em coma. Se a depressão do SNC progride, os centros 
respiratórios deixam de funcionar, levando à morte. Se o pH é muito alto – uma condição denominada alcalose –, os 
neurônios tornam-se hiperexcitáveis, disparando potenciais de ação mesmo frente a pequenos sinais. Essa condição se 
manifesta primeiro por alterações sensoriais, como falta de sensibilidade ou formigamento, e depois por abalos 
musculares. Se a alcalose é grave, as contrações musculares tornam-se sustentadas (tetania) e paralisam os músculos 
respiratórios. 
-Distúrbios do equilíbrio acidobásico estão associados com distúrbios no equilíbrio do K+. Isso ocorre parcialmente 
devido ao transporte renal que desloca os íons K e H+ em um antiporte. Na acidose, os rins excretam H+ e reabsorvem 
K+ utilizando uma H-K-ATPase. Na alcalose, os rins reabsorvem H e excretam K. O desequilíbrio do K geralmente se 
manifesta como distúrbios em tecidos excitáveis, principalmente no coração. 
 
 Os ácidos e as bases no corpo são provenientes de muitas fontes 
-No funcionamento diário, o corpo é desafiado pela maior ingestão e produção de ácidos do que de bases. Íons 
hidrogênio são oriundos da alimentação e do metabolismo interno. A manutenção do balanço de massas requer que a 
ingestão e a produção de ácido sejam equilibradas pela excreção de ácido. O equilíbrio do hidrogênio está resumido na 
imagem abaixo 
Tutoria 12/ Módulo 2 
 
2 Lorena Leahy 
 
Ganho de ácidos 
-Muitos produtos do metabolismo e alimentos são ácidos orgânicos que se ionizam e contribuem para a liberação de H+ 
nos fluidos corporais. 
-Exemplos de ácidos orgânicos incluem aminoácidos, ácidos graxos, intermediários do ciclo do ácido cítrico e o lactato 
produzido pelo metabolismo anaeróbio. A produção metabólica de ácidos orgânicos a cada dia gera uma quantidade 
significativa de H+,a qual precisa ser excretada para a manutenção do balanço de massas. Sob circunstâncias 
extraordinárias, a produção de ácidos orgânicos metabólicos pode aumentar significativamente e gerar uma crise. Por 
exemplo, diversas condições anaeróbias graves, como choque circulatório, produzem tanto lactato que os mecanismos 
homeostáticos não conseguem realizar a sua excreção, resultando em um estado de acidose láctica. 
-No diabetes melito, o metabolismo anormal de gorduras e aminoácidos produz ácidos fortes, chamados de cetoácidos. 
Esses ácidos geram um estado de acidose metabólica, chamado de cetoacidose. 
-A maior fonte diária de ácidos é a produção de CO2 durante a respiração aeróbia. O dióxido de carbono não é um 
ácido, uma vez que não contém nenhum átomo de hidrogênio. Entretanto, o CO2 oriundo da respiração combina-se 
com a água para formar ácido carbônico (H2CO3), que se dissocia em H+ e no íon bicarbonato, HCO3.Esta reação ocorre 
em todas as células e no plasma, mas a uma taxa lenta. 
-Todavia, em algumas células do organismo, a reação ocorre de forma muito rápida, devido à presença de uma grande 
quantidade de anidrase carbônica. Essa enzima catalisa a conversão de CO2 e H2O a H e HCO3.A produção de H+ a 
partir de CO2 e H2O é a maior fonte de produção de ácidos sob condições normais. 
-Segundo algumas estimativas, o CO2 do metabolismo em repouso produz cerca de 12.500 mEq de H+ a cada dia. Se 
essa quantidade de ácido fosse colocada em um volume de água igual ao volume plasmático, ela geraria uma 
concentração de H de 4.167 mEq/L, uma concentração mais de cem milhões (108) de vezes maior do que a 
concentração plasmática de H+, que é de 0,00004 mEq/L.Esses números mostram que o CO2 produzido pela respiração 
aeróbia tem o potencial de alterar o pH corporal de forma significativa. Felizmente, os mecanismos homeostáticos 
normalmente previnem o acúmulo de CO2 em nosso organismo. 
Ganho de bases 
-A fisiologia ácido-base concentra-se no ácido por boas razões. Primeiro, nossa dieta e nosso metabolismo têm poucas 
fontes significativas de bases. Algumas frutas e vegetais contêm ânions que são metabolizados a HCO3, mas a influência 
desses alimentos é superada de longe pela contribuição de frutas ácidas, aminoácidos e ácidos graxos. Segundo, os 
desequilíbrios acidobásicos decorrentes do excesso de ácido são mais comuns do que os que ocorrem por excesso de 
base. Por essas razões, o corpo utiliza muito mais recursos para a remoção do excesso de ácidos. 
 A homeostasia do pH depende de tampões, dos pulmões e dos rins 
-Como o corpo faz para enfrentar as mudanças no pH minuto a minuto? Existem três mecanismos: (1) tampões, (2) 
ventilação e (3) regulação da função renal de H e HCO3. 
-Os tampões são a primeira linha de defesa, sempre presentes e esperando para impedir grandes oscilações do pH. A 
ventilação, a segunda linha de defesa, é uma resposta rápida regulada reflexamente que pode controlar cerca de 75% 
dos distúrbios do pH. A linha final de defesa fica com os rins. Eles são mais lentos do que os tampões e os pulmões, mas 
são muito eficientes ao enfrentar qualquer distúrbio de pH restante, sob condições normais. Esses três mecanismos 
ajudam a equilibrar os ácidos de forma tão eficaz que o pH normal do corpo varia apenas ligeiramente. 
 
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Sistemas tampões incluem proteínas, íons fosfato e HCO3 
-Um tampão é uma moléculaque atenua, mas não previne, alterações no pH através da sua combinação com H ou da 
liberação desse íon. Na ausência de tampões, a adição de ácido a uma solução causa uma grande mudança no seu pH. 
Na presença de um tampão, a mudança de pH é moderada ou pode ser até imperceptível. 
-Devido à produção de ácidos ser o maior desafio para a manutenção da homeostasia do pH, a maioria dos tampões 
fisiológicos se combina com o H+. Os tampões são encontrados dentro da célula e no plasma. 
-Tampões intracelulares incluem as proteínas celulares, os íons fosfato (HPO4-2) e a hemoglobina. 
-A hemoglobina nos eritrócitos tampona o H+ produzido pela reação do CO2 com a H2O .Cada íon H+ tamponado pela 
hemoglobina deixa um íon bicarbonato no interior do eritrócito. Esse HCO3 pode, então, deixar o eritrócito em troca por 
um íon Cl plasmático, o desvio de cloreto.As grandes quantidades plasmáticas de bicarbonato produzido a partir do 
metabolismo do CO2 representam o sistema tampão mais importante do líquido extracelular. A concentração 
plasmática de HCO3 é de, em média, 24 mEq/L, o que é aproximadamente 600 mil vezes maior do que a concentração 
plasmática de H+. Embora o H+ e o HCO3 sejam produzidos em uma relação 1:1 a partir de CO2 e H2O, o 
tamponamento intracelular do H+ pela hemoglobina é a principal razão pela qual os dois íons não aparecem no plasma 
na mesma concentração. O HCO3 plasmático está, então, disponível para o tamponamento do H+ oriundo de fontes não 
respiratórias, como o metabolismo.A relação entre CO2, HCO3 e H+ no plasma é expressa pela seguinte equação: 
 
 
 
-De acordo com a ação da lei das massas, qualquer mudança na quantidade de CO2, H ou HCO3 na solução altera a 
reação, até que um novo estado de equilíbrio seja alcançado. (A água está sempre em excesso no corpo e não contribui 
para o equilíbrio da reação.) Por exemplo, se existe um aumento nos níveis de CO2, a equação desloca-se para a direita, 
criando uma molécula adicional de H+ e outra de HCO3 a partir de cada CO2 e água. 
 
 CO2 + H2O  H2CO3  H + + HCO3- (2) 
 
 
-Uma vez que um novo equilíbrio é alcançado, tanto os níveis de H+ como os de HCO3 aumentam. A adição de H+ torna 
a solução mais ácida e reduz seu pH. Observe que, na reação (2), não importa que uma molécula de bicarbonato 
também tenha sido produzida. O HCO3 atua como um tampão apenas quando ele se liga ao H e forma ácido carbônico. 
Quando a reação está no equilíbrio, como mostrado aqui, o HCO3 não se combina com o H+ .Agora, suponha que o H 
(em vermelho) é adicionado ao plasma a partir de uma fonte metabólica, como o ácido láctico 
 
CO2 + H2O  H2CO3  H + + HCO3- (3) 
 
-A adição de H+ quebra o estado de equilíbrio da reação. De acordo com a ação da lei das massas, a adição de uma 
molécula do lado direito do equilíbrio deslocará a equação para o lado esquerdo. Agora, o HCO3 plasmático pode atuar 
como um tampão e se ligar a alguns dos íons H+ adicionados. A reação é deslocada à esquerda, convertendo parte do H 
adicionado e do tampão bicarbonato a CO2 e H2O: 
 
CO2 + H2O  H2CO3  H + + HCO3- (4) 
 
-Quando a equação retorna ao equilíbrio, a concentração de H ainda está elevada, porém não tanto quanto estava 
inicialmente. A concentração de HCO3 está reduzida porque parte do bicarbonato foi utilizada como tampão. O CO2 e a 
H2O aumentaram. Em equilíbrio, a reação fica: 
 
 CO2 + H2O  H2CO3  H + + HCO3- (5) 
 
-A lei da ação das massas é uma maneira útil de pensar sobre a relação entre as mudanças na concentração de H+, 
HCO3 e CO2 enquanto você lembrar de certas questões. Primeiro, uma mudança na concentração de HCO3 (conforme 
CO2 + H2O  H2CO3  H+ + HCO3- 
 
 
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indicado na reação 2) pode não aparecer clinicamente como uma concentração de HCO3 anormal. Isso ocorre porque o 
HCO3 é 600 mil vezes mais concentrado no plasma do que o H+. Se tanto o H + quanto o HCO3 são adicionados ao 
plasma, pode-se observar mudanças no pH, mas não na concentração de HCO3, uma vez que ela já era muito alta 
inicialmente. Tanto o H+ quanto o HCO3 sofrem um aumento absoluto na sua concentração, mas devido à concentração 
de HCO3 já ser naturalmente elevada, o aumento relativo nos níveis de HCO3 passa despercebido. 
-Como analogia, pense em dois times de futebol americano jogando em um estádio com 80 mil espectadores. Se mais 
10 jogadores (H+) vão para o campo, todos percebem. Mas se 10 pessoas (HCO3) entram nas arquibancadas nessa 
mesma hora, ninguém percebe, pois já havia tantas pessoas vendo o jogo que 10 a mais não faz muita diferença. A 
relação entre pH, concentração de HCO3 em mM e a concentração do CO2 dissolvido é expressa matematicamente pela 
equação de Henderson-Hasselbalch. 
-Uma variante da equação que é mais utilizada na área clínica usa a Pco2 ,em vez da concentração do CO2 dissolvido 
 
 
 
-Se você conhece a Pco2 e a concentração plasmática de bicarbonato de um paciente, você pode estimar o seu pH 
plasmático. O segundo requisito para a lei de ação das massas é que, quando a reação se desloca à esquerda e aumenta 
os níveis de CO2 no plasma, ocorre um aumento quase instantâneo na ventilação (em uma pessoa normal). Se mais CO2 
é eliminado através da expiração, a Pco2 arterial pode permanecer normal ou até cair abaixo do normal como 
consequência da hiperventilação. 
 
 A ventilação pode compensar as alterações de pH 
-O aumento na ventilação recém-descrito é uma compensação res-piratória para a acidose. A ventilação e o equilíbrio 
acidobásico são intimamente relacionados, como mostra a equação: 
 
CO2 + H2O  H2CO3  H+ + HCO3- 
 
-Mudanças na ventilação podem corrigir alterações no equilíbrio acidobásico, mas também podem causá-las. Devido ao 
equilíbrio dinâmico entre o CO2 e o H+, qualquer mudança na Pco2 plasmática afeta tanto o conteúdo de H+ quanto o 
de HCO3no sangue. 
 
Hipoventilação: Por exemplo, se uma pessoa hipoventila e a Pco2 aumenta (em vermelho), a equação desloca-se à 
direita, mais ácido carbônico é formado e a concentração de H sobe, gerando um estado de acidose: 
 
 CO2 + H2O  H2CO3  H + + HCO3- 
 
Hiperventilação: Por outro lado, se uma pessoa hiperventila, eliminando CO2 e, consequentemente, reduzindo a Pco2 
plasmática (em vermelho), a equação desloca-se à esquerda, o que significa que o H se combina com o HCO3, formando 
CO2 + H2O, reduzindo a concentração de H. A redução da concentração de H aumenta o pH: 
 
 CO2 + H2O  H2CO3  H + + HCO3- 
 
-Nesses dois exemplos, você pode observar que uma mudança na Pco2 afeta a concentração de H e o pH do plasma. 
 
 Reflexos ventilatórios 
-O corpo usa a ventilação como um mecanismo homeostático para o ajuste do pH apenas se um estímulo associado ao 
pH desencadeia a resposta reflexa. Dois estímulos podem fazer: H+ e CO2.A ventilação é afetada diretamente pelos 
níveis plasmáticos de H+, principalmente devido à ativação dos quimiorreceptores no corpo carotídeo. 
-Esses quimiorreceptores estão localizados nas artérias carótidas, juntamente com receptores sensíveis ao oxigênio e à 
pressão arterial.Um aumento na concentração plasmática de H+ estimula os quimiorreceptores, o que, por sua vez, 
sinaliza para os centros bulbares de controle respiratório aumentarem a ventilação. 
-O aumento da ventilação alveolar permite aos pulmões excretarem mais CO2 e converterem H+ em CO2 H2O. 
PH = 6,1 + Log (HCO3-)/ 0,03 X Pco2 
 
 
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-Os quimiorreceptores centrais do bulbo não podem responder diretamente às mudanças de pH no plasma, uma vez 
que o H+ não atravessa a barreira hematoencefálica. Entretanto, mudanças no pH alteram a Pco2 , e o CO2 estimula os 
quimiorreceptores centrais. O controle dual da ventilação por meio dos quimiorreceptores centrais e periféricos ajuda o 
corpo a responder rapidamente a mudanças no pHou no CO2 do plasma 
 
 Os rins usam tampões amônia e fosfato 
-Os rins realizam aproximadamente 25% da compensação que os pulmões não podem dar conta. Eles alteram o pH de 
duas maneiras: (1) diretamente, através da excreção ou da reabsorção de H+ e (2) indiretamente, através da alteração 
da taxa, na qual o tampão HCO3- é reabsorvido ou excretado. 
-Na acidose, os rins secretam H+ no lúmen tubular utilizando mecanismos de transporte ativo diretos e indiretos. A 
amônia derivada dos aminoácidos e os íons fosfato (HPO42-) atuam como tampões renais, convertendo grandes 
quantidades de H+ em NH4 e H2PO4-. Esses tampões permitem uma maior excreção de H+. Íons fosfato estão presentes 
no filtrado e se combinam com o H secretado no lúmen do néfron: 
 
 HPO42- + H+  H2PO4 – 
 
-Mesmo com esses tampões, a urina pode tornar-se muito ácida, até um pH de aproximadamente 4,5. Enquanto o H+ 
está sendo excretado, os rins sintetizam novo HCO3 a partir de CO2e H2O. O HCO3 é reabsorvido para o sangue para 
atuar como um tampão e aumentar o pH. 
-Na alcalose, os rins revertem o processo geral recém-descrito para a acidose, excretando HCO3 e reabsorvendo H+, em 
uma tentativa de trazer os valores de pH de volta para o normal. A compensação renal é mais lenta que a compensação 
respiratória, e seu efeito no pH pode não ser percebido antes de 24 a 48 horas. Contudo, uma vez ativada, a 
compensação renal controla de modo eficaz quase todas as alterações, exceto os distúrbios acidobásicos graves. 
-Os mecanismos celulares para o manejo renal do H+ e do HCO3 se assemelham com os mecanismos de transporte de 
outros epitélios. Entretanto, esses mecanismos envolvem alguns transportadores de membrana: 
1. O trocador apical Na+-H+ (NHE) é um transporte ativo indireto (secundário) que leva o Na+ para a célula 
epitelial em troca de um íon H+ que se desloca para o lúmen, contra seu gradiente de concentração. Esse 
transportador também atua na reabsorção de Na+ no túbulo proximal. 
2. O simporte basolateral Na+-HCO3- movimenta o Na + e o HCO3 para fora da célula epitelial e para dentro do 
líquido intersticial. Esse transportador ativo indireto usa a energia criada pela difusão do HCO3 a favor do seu 
gradiente de concentração para movimentar o Na+ contra seu gradiente, da célula para o LEC. 
3. A H+ -ATPase usa energia do ATP para acidificar a urina, transportando o H+ contra seu gradiente de 
concentração, para o lúmen do néfron distal. A H+-ATPase também é chamada de bomba de próton. 
4. A H+ -K+ -ATPase transfere o H+ para a urina em troca da reabsorção de K. Essa troca contribui para o 
desequilíbrio do potássio que, muitas vezes, acompanha os distúrbios acidobásicos. 
 
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5. O trocador Na+-NH4 transporta o NH4 da célula para o lúmen tubular em troca de um íon Na+. 
-Além desses transportadores, o túbulo renal também usa a Na+ -K+ -ATPase e o mesmo trocador HCO3--Cl -que é 
responsável pelo desvio de cloreto nos eritrócitos. 
 
 O túbulo proximal secreta H+ e reabsorve HCO3- 
-A quantidade de bicarbonato filtrada pelos rins ao longo de cada dia é equivalente à quantidade de bicarbonato em 
aproximadamente 0,45 kg de bicarbonato de sódio (NaHCO3). A maior parte desse HCO3 deve ser reabsorvida para a 
manutenção da capacidade de tamponamento do corpo. O túbulo proximal reabsorve a maior parte do HCO3 filtrado 
por mecanismos indiretos, pois não há nenhum transportador apical de membrana para permitir a entrada de HCO3 nas 
células tubulares. 
-A FIGURA 20.17 mostra as duas vias pelas quais o bicarbonato é reabsorvido no túbulo proximal.Observando esta 
ilustração, veremos como os transportadores listados anteriormente funcionam em conjunto .A primeira via converte o 
HCO3 filtrado em CO2 e depois de volta a HCO3, que é reabsorvido: 
1. O H é secretado pela célula do túbulo proximal para o lúmen tubular em troca de um Na filtrado, que se desloca 
do lúmen para a célula tubular. Essa troca ocorre pela ação do NHE. 
2. O H secretado combina-se com o HCO3 filtrado para formar CO2 no lúmen tubular. Esta reação é catalisada pela 
anidrase carbônica que está ligada à membrana luminal das células tubulares. 
3. O CO2 recém-formado se difunde do lúmen para a célula tubular. 
4. No citoplasma, o CO2 reage com a água para formar H2CO3, que se dissocia em H e HCO3. 
5. O H formado no passo 4 pode ser secretado novamente no lúmen, substituindo o H que se combinou com o 
HCO3 filtrado no passo 2. Ele pode reagir com outro bicarbonato filtrado ou pode ser tamponado por um íon 
fosfato filtrado e ser excretado. 
6. O HCO3 formado no passo 3 é transportado para fora da célula através da superfície basolateral da célula do 
túbulo proximal pelo simporte HCO3-Na.O resultado desse processo é a reabsorção do Na e do HCO3 filtrados e 
a secreção de H. 
-Uma segunda via para a reabsorção de bicarbonato e para a excreção de H está relacionada com o metabolismo do 
aminoácido glutamina: 
7. A glutamina é metabolizada nas células do túbulo proximal a alfa cetoglutarato e dois grupos amino (NH2). Os 
grupos amino formam amônia (NH3), e a amônia tampona o H para formar o íon amônio (NH4+). O NH4+ é 
transportado para o lúmen em troca de um íon Na. O alfa cetoglutarato é metabolizado posteriormente a 
HCO3, que é transportado para o sangue em conjunto com o Na. 
-O resultado da ação dessas duas vias, mostrado na Figura 20.17, é a secreção de ácido (H) e a reabsorção de tampão na 
forma de bicarbonato de sódio, NaHCO3. 
 
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 O néfron distal controla a excreção de ácido 
-O néfron distal desempenha um papel significativo na regulação fina do equilíbrio acidobásico. Células especializadas, 
chamadas de células intercaladas (células I), presentes entre as células principais são as maiores responsáveis pela 
regulação do equilíbrio acidobásico. 
-As células intercaladas são caracterizadas pela alta concentração de anidrase carbônica no seu citoplasma. Essa enzima 
permite que elas convertam rapidamente CO2 e água em H e HCO3. Os íons H são bombeados para fora das células 
intercaladas tanto pela H+-ATPase quanto pela H+-K-ATPase. O bicarbonato deixa a célula através do trocador HCO3-Cl. 
-Existem dois tipos de células intercaladas, com seus transportadores sendo encontrados em diferentes faces da célula 
epitelial. Durante períodos de acidose, as células intercaladas do tipo A secretam H+ e reabsorvem bicarbonato. 
Durante períodos de alcalose, as células intercaladas do tipo B secretam HCO3 e reabsorvem H+. 
-A FIGURA 20.18 mostra como as células intercaladas do tipo A trabalham durante a acidose, secretando H+ e 
reabsorvendo HCO3. O processo é semelhante à secreção de H+ no túbulo proximal, exceto pela presença de 
transportadores de H+ específicos. O néfron distal usa a H-ATPase e a H-K-ATPase apicais, em vez do trocador Na-H+ 
encontrado no túbulo proximal. 
-Durante a alcalose, quando a concentração de H no organismo é muito baixa, o H é reabsorvido, e o tampão HCO3é 
excretado na urina (Fig. 20.18b). Mais uma vez, os íons são formados a partir de H2O e CO2. Os íons hidrogênio são 
reabsorvidos para o LEC através de um transporte pela superfície basolateral da célula, e o HCO3 é secretado no lúmen. 
-A polaridade dos dois tipos de célula I é invertida, ocorrendo os mesmos processos de transporte, mas em lados 
opostos da célula. A H-K-ATPase do néfron distal ajuda a gerar distúrbios paralelos no equilíbrio acidobásico e no 
equilíbrio do K. 
- Na acidose, quando a concentração plasmática de H é alta, o rim secreta H e reabsorve K. Dessa forma, a acidose 
muitas vezes é acompanhada de hipercalemia. (Outros eventos não renais também contribuem para a concentração 
elevada de K no LEC durante a acidose.) O contrário também acontece na alcalose, quando os níveis sanguíneos de H 
são baixos. O mecanismo que permite que o néfron distal reabsorva H faz ele secretarK simultaneamente, fazendo a 
alcalose normalmente estar associada à hipocalemia. 
 
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 Os desequilíbrios acidobásicos podem ser respiratórios ou metabólicos 
-Os três mecanismos compensatórios (tampões, ventilação e excreção renal) dão conta da maior parte das variações de 
pH no plasma. Contudo, sob algumas circunstâncias, a produção ou a perda de H ou HCO3 é tão alta que os mecanismos 
compensatórios não são capazes de manter a homeostasia do pH. Nesses estados, o pH do sangue sai da faixa normal 
de 7,38 a 7,42. Se o corpo falha em manter o pH entre 7 e 7,7, a acidose ou a alcalose podem ser fatais (FIG. 20.19). 
-Os desequilíbrios acidobásicos são classificados pela direção da mudança do pH (acidose ou alcalose) e por suas causas 
(metabólica ou respiratória). Mudanças na Pco2 decorrentes da hiper ou da hipoventilação causam desvios no pH. Esses 
distúrbios são ditos de origem respiratória. Se o desequilíbrio do pH é decorrente de ácidos ou de bases não 
relacionados com o CO2, o problema é classificado como metabólico. Observe que, quando um distúrbio acidobásico se 
torna evidente como uma mudança no pH do plasma, os tampões do corpo são ineficazes. 
-A perda da capacidade de tamponamento deixa o corpo com apenas duas opções: compensação respiratória ou 
compensação renal. E se o problema é de origem respiratória, apenas uma compensação homeostática está disponível 
– os rins. Se o problema é de origem metabólica, ambos os mecanismos, respiratório e renal, podem compensar. A 
compensação pode levar os valores de pH próximos à normalidade, porém podem não corrigir o distúrbio 
completamente (Fig. 20.19).A combinação de um distúrbio inicial de pH com as mudanças compensatórias resultantes é 
um fator que torna difícil a análise dos distúrbios acidobásicos no cenário clínico. 
 
 
 
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Acidose respiratória: 
-Um estado de acidose respiratória ocorre quando a hipoventilação alveolar resulta em acúmulo de CO2 e elevação da 
Pco2 plasmática. Algumas situações nas quais isso ocorre são a depressão respiratória ocasionada por drogas (incluindo 
o álcool), aumento da resistência das vias aéreas, como na asma, distúrbios na troca de gases, ocasionados por fibrose 
ou pneumonia grave, e fraqueza dos músculos na distrofia muscular e outras doenças musculares. 
-A causa mais comum de acidose respiratória é a doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), que inclui o enfisema. No 
enfisema, o prejuízo da ventilação alveolar está relacionado à perda da área de superfície alveolar para as trocas 
gasosas. Independentemente da causa, na acidose respiratória os níveis plasmáticos de CO2 aumentam (em vermelho), 
levando a um aumento nos níveis de H e HCO3: 
 
 CO2 + H2O  H2CO3  H + + HCO3- (8) 
 
-A acidose respiratória é caracterizada pela presença de um pH reduzido associado com níveis elevados de bicarbonato. 
Como o problema é de origem respiratória, o corpo não pode realizar compensação respiratória. (Entretanto, 
dependendo do problema, a ventilação mecânica pode ser usada algumas vezes para auxiliar na respiração.) 
-Qualquer compensação para a acidose respiratória deve ocorrer através de mecanismos renais que excretem H+ e 
reabsorvam HCO3. A excreção de H aumenta o pH plasmático. A reabsorção de HCO3 fornece tampões adicionais que 
reagem com o H, reduzindo sua concentração e aumentando o pH. 
-Na doença pulmonar obstrutiva crônica, os mecanismos de compensação renal para a acidose podem atenuar as 
mudanças no pH, porém podem não ser capazes de levar o pH até a sua faixa normal. Se você observar os níveis de pH e 
HCO3 em pacientes com acidose respiratória compensada, verá que ambos os valores estão próximos do normal em 
comparação à situação encontrada no ponto mais crítico da acidose. 
 
Acidose metabólica 
-A acidose metabólica é um distúrbio do balanço de massas que ocorre quando o ganho de H+ pela dieta e pelo 
metabolismo superam a sua excreção. As causas metabólicas da acidose incluem a acidose láctica, que é decorrente do 
metabolismo anaeróbio, e a cetoacidose, que resulta de uma quebra excessiva de gorduras ou de certos aminoácidos. A 
via metabólica que produz cetoácidos está associada com o diabetes melito tipo 1 e com dietas pobres em carboidrato, 
como a dieta de Atkins. As substâncias ingeridas que causam acidose metabólica incluem metanol, ácido acetilsalicílico 
e etilenoglicol (anticongelante). 
-A acidose metabólica é expressa pela seguinte equação: 
 
 CO2 + H2O  H2CO3  H + + HCO3- (9) 
 
-A concentração de íons hidrogênio (em vermelho) aumenta devido à contribuição dos ácidos metabólicos. Esse 
aumento desloca o equilíbrio da equação para a esquerda, aumentando os níveis de CO2 através do consumo do 
tampão HCO3. 
 
10 Lorena Leahy 
-A acidose metabólica também pode ocorrer se o corpo perder HCO3. A causa mais comum da perda de bicarbonato é a 
diarreia, quando o HCO3 é perdido a partir do intestino. O pâncreas produz HCO3 a partir de CO2 e H2O por um 
mecanismo semelhante ao mecanismo renal ilustrado na Figura 20.16. O H+ simultaneamente produzido é liberado no 
sangue. Normalmente, o HCO3 é liberado no intestino delgado e, então, reabsorvido para o sangue, tamponando o H+. 
Entretanto, se uma pessoa está com diarreia, o HCO3 não é reabsorvido, o que pode gerar um estado de acidose.A 
presença de níveis elevados ou reduzidos de HCO3 é um critério importante para distinguirmos a acidose metabólica da 
acidose respiratória (Tab. 20.2). 
-Você poderia pensar após observar a equação 9 que a acidose metabólica estaria acompanhada de uma Pco2 elevada. 
Entretanto, a menos que o indivíduo também tenha uma doença pulmonar, a compensação respiratória acontece quase 
instantaneamente. Tanto a concentração elevada de CO2 quanto a de H+ estimulam a ventilação através das vias 
descritas anteriormente. Como resultado, a Pco2 cai de volta a níveis normais ou próximos à normalidade devido à 
hiperventilação 
-A acidose metabólica descompensada raramente é vista clinicamente. Na verdade, um sinal comum de acidose 
metabólica é a hiperventilação, evidência da compensação respiratória ocorrendo em resposta à acidose. 
-As compensações renais discutidas para a acidose respiratória também ocorrem durante a acidose metabólica: 
secreção de H e reabsorção de HCO3. A compensação renal leva vários dias para alcançar eficácia plena, por isso 
normalmente não é vis-ta em distúrbios de início recente (agudos). Alcalose respiratória Estados de alcalose são muito 
menos comuns do que as condições acidóticas. 
A alcalose respiratória: 
-Ocorre como resultado da hiperventilação, quando a ventilação alveolar aumenta sem um aumento concomitante da 
produção metabólica de CO2. Consequentemente, Pco2 a plasmática cai (em vermelho), ocorrendo alcalose quando a 
equação é deslocada para a esquerda: 
 
 CO2 + H2O  H2CO3  H + + HCO3- (10) 
 
- A redução na concentração de CO2 desloca o equilíbrio para a esquerda, e tanto a concentração plasmática de H como 
a de HCO3 caem. Níveis plasmáticos de HCO3 reduzidos durante a alcalose indicam distúrbio respiratório.A causa clínica 
primária da alcalose respiratória é a ventilação artificial excessiva. Felizmente, essa condição é facilmente corrigida pelo 
ajuste no ventilador. 
-A causa fisiológica mais comum de alcalose respiratória é a hiperventilação histérica causada por ansiedade. Quando 
essa é a causa, os sintomas neurológicos causados pela alcalose podem ser parcialmente revertidos, fazendo o paciente 
respirar dentro de um saco de papel. Fazendo isso, o paciente volta a respirar o CO2 exalado, um processo que aumenta 
a Pco2 arterial e corrige o problema. Como essa alcalose tem causa respiratória,a única compensação disponível para o 
corpo é renal. O bicarbonato filtrado não é reabsorvido no túbulo proximal e é secretado no néfron distal. A 
combinação da excreção de HCO3 e reabsorção de H+ no néfron distal reduz a carga corporal do tampão HCO3 e 
aumenta a carga de H, o que ajuda a corrigir a alcalose. 
Alcalose metabólica: 
-A alcalose metabólica tem duas causas comuns: excesso de vômito do conteúdo ácido estomacal e ingestão excessiva 
de bicarbonato contido em antiácidos. Em ambos os casos, a alcalose resultante reduz a concentração de H+ (em 
vermelho): 
 
 CO2 + H2O  H2CO3  H + + HCO3- 
 
-A redução nos níveis de H+ desloca o equilíbrio para a direita, o que significa uma redução nos níveis de dióxido de 
carbono (Pco2) e um aumento nos níveis de HCO3.Da mesma forma que ocorre na acidose metabólica, a compensação 
respiratória para a alcalose metabólica é rápida. 
-O aumento do pH e a redução da Pco2 inibem a ventilação. Durante a hipoventilação, o corpo conserva CO2, 
aumentando a Pco2 e produzindo mais H+ e HCO3. Essa compensação respiratória ajuda a corrigir o problema no pH, 
porém eleva ainda mais os níveis de HCO3. 
-Todavia, a compensação respiratória é limitada, uma vez que a hipoventilação também causa hipóxia. Uma vez que a 
PO2 cai abaixo de 60 mmHg, a hipoventilação é interrompida. A resposta renal para a alcalose metabólica é a mesma 
que para a alcalose respiratória: o HCO3 é excretado e o H+ é reabsorvido. 
 
11 Lorena Leahy 
-Mudanças no volume de líquido do corpo, refletidas por mudanças na pressão arterial, disparam as respostas 
homeostáticas cardiovascular e renal. Alterações no equilíbrio acidobásico são corrigidas com respostas compensatórias 
de ambos os sistemas, respiratório e renal. Devido às responsabilidades interligadas desses três sistemas, uma alteração 
em um sistema provavelmente causa alterações nos outros dois. O reconhecimento deste fato é um aspecto 
importante no tratamento de muitas condições clínicas. 
 
Objetivo 3 
 A fadiga tem várias causas 
-O termo fisiológico fadiga descreve uma condição reversível na qual um músculo é incapaz de produzir ou sustentar a 
potência esperada. A fadiga é muito variável. Ela é influenciada pela intensidade e pela duração da atividade contrátil, 
pelo fato de a fibra muscular estar usando o metabolismo aeróbio ou anaeróbio, pela composição do músculo e pelo 
nível de condicionamento do indivíduo. 
-O estudo da fadiga é muito complexo, e a pesquisa nesta área é complicada pelo fato de que os experimentos são 
realizados sob uma ampla faixa de condições, utilizando desde fibras musculares isoladas “desnudas” (sarcolema 
removido) até seres humanos realizando exercícios. Embora muitos fatores diferentes possam estar associados à fadiga, 
os fatores que causam a fadiga ainda são incertos.Os fatores que têm sido propostos como exercendo um papel crucial 
na fadiga estão associados aos mecanismos de fadiga central, originados no sistema nervoso central, e de fadiga 
periférica, que se originam em qualquer local entre a junção neuromuscular e os elementos contráteis do músculo 
(FIG.12.13). 
 
-A maior parte das evidências experimentais sugere que a fadiga muscular surge de uma falha no processo de excitação-
contração da fibra muscular, mais do que de uma falha nos neurônios de controle ou na transmissão neuromuscular. 
-A fadiga central inclui sensações subjetivas de cansaço e um desejo de cessar a atividade. Vários estudos têm mostrado 
que esse tipo de fadiga psicológica precede a fadiga fisiológica que ocorre nos músculos e, portanto, pode ser um 
mecanismo de proteção. O baixo pH decorrente da produção de ácido durante a metabolização do ATP é mencionado 
frequentemente como uma possível causa de fadiga, e há algumas evidências de que a acidose possa influenciar a 
sensação de fadiga percebida pelo cérebro. Entretanto, mecanismos homeostáticos de equilíbrio do pH mantêm o pH 
do sangue em níveis normais até que o esforço esteja próximo do máximo; portanto, o pH como um fator envolvido na 
fadiga central provavelmente só se aplique em casos de esforço máximo. 
-As causas neurais da fadiga podem surgir tanto de falhas de comunicação na junção neuromuscular quanto de falhas 
dos neurônios de comando do SNC. Por exemplo, se a ACh não for sintetizada no terminal axonal rápido o suficiente 
 
12 Lorena Leahy 
para responder à taxa de disparo do neurônio, a liberação do neurotransmissor na sinapse diminuirá. 
Consequentemente, o potencial da placa motora do músculo não atingirá o limiar necessário para disparar um potencial 
de ação na fibra muscular, resultando em falha na contração. Esse tipo de fadiga está associado a algumas doenças 
neuromusculares, mas provavelmente não seja um fator importante durante o exercício normal. 
-A fadiga que ocorre dentro da fibra muscular (fadiga periférica) pode ocorrer em diferentes pontos. No exercício 
submáximo prolongado, a fadiga está associada à depleção das reservas de glicogênio muscular. Como a maioria dos 
estudos mostra que a falta de ATP não é um fator limitante, a falta de glicogênio pode afetar outros aspectos da 
contração, como a liberação de Ca2 do retículo sarcoplasmático. 
-A causa da fadiga no esforço máximo de curta duração parece ser diferente. Uma das teorias baseia-se no aumento dos 
níveis de fosfato inorgânico (Pi) produzido quando o ATP e a fosfocreatina são utilizados como fonte de energia na fibra 
muscular. Concentrações citoplasmáticas elevadas de Pi podem deixar mais lenta a liberação do Pi a partir da miosina e, 
assim, alterar o movimento de força (ver Fig. 12.9 4).Outra teoria sugere que os níveis elevados de fosfato diminuem a 
liberação de Ca2, pois o fosfato se combina com o cálcio, formando fosfato de cálcio. 
-Alguns pesquisadores acreditam que alterações na liberação de Ca2 do retículo sarcoplasmático exerçam um papel 
fundamental na fadiga. Os desequilíbrios iônicos também têm sido implicados na fadiga. Durante um exercício de 
intensidade máxima, o íon K deixa a fibra muscular a cada contração e, como resultado, as concentrações de K 
aumentam no líquido extracelular dos túbulos T. A alteração no K modifica o potencial de membrana da fibra muscular. 
Alterações na atividade da Na-K-ATPase também podem estar envolvidas. Em suma, a fadiga muscular é um fenômeno 
complexo, com múltiplas causas que interagem umas com as outras. 
 
 Os músculos esqueléticos são classificados de acordo com a velocidade de contração e a resistência à fadiga 
-As fibras musculares esqueléticas têm sido tradicionalmente classificadas com base na velocidade de contração e na 
resistência à fadiga decorrente da estimulação repetida. Todavia, como ocorre frequentemente em fisiologia, quanto 
mais os pesquisdores aprendem, mais complicado se torna o quadro. A classificação atual dos tipos de fibras 
musculares depende da isoforma da miosina expressa na fibra (tipo 1 ou tipo 2).Os tipos das fibras musculares não são 
fixos por toda a vida. Os músculos têm plasticidade e podem mudar seu tipo dependendo da atividade. 
-A classificação atualmente aceita para os tipos de fibras musculares em seres humanos inclui as fibras oxidativas de 
contração lenta (também chamadas de ST – do inglês, slow-twitch – ou tipo 1), as fibras oxidativas-glicolíticas de 
 
13 Lorena Leahy 
contração rápida (FOG – do inglês, fast-twitch oxidative--glycolytic– ou tipo 2A) e as fibras glicolíticas de contração 
rápida (FG – do inglês, fast-twitch-glycolytic – ou tipo 2X). O tipo 2X foi previamente classificado como tipo 2B, o qual é 
encontrado em outros animais, mas não em seres humanos. 
-As fibras musculares de contração rápida (tipo 2) produzem tensão duas a três vezes mais rápido do que as fibras de 
contração lenta (tipo 1). A velocidade com a qual uma fibra muscular contrai é determinadapela isoforma da miosina-
ATPase presente nos filamentos grossos da fibra. As fibras de contração rápida clivam o ATP mais rapidamente e, assim, 
podem completar múltiplos ciclos contráteis com maior velocidade do que as fibras de contração lenta. Essa velocidade 
é traduzida em um desenvolvimento mais rápido de tensão pelas fibras de contração rápida. 
-A duração da contração também varia de acordo com o tipo de fibra. A duração da contração é determinada, em 
grande parte, pela velocidade com que o retículo sarcoplasmático remove o Ca2 do citosol. À medida que as 
concentrações citosólicas de Ca2 caem, o Ca2 desliga-se da troponina, permitindo que a tropomiosina se mova para a 
posição que causa o bloqueio parcial dos sítios de ligação à miosina. Desse modo, com a inibição do movimento de 
força, a fibra muscular relaxa. 
-As fibras rápidas bombeiam Ca2 para dentro do retículo sarcoplasmático de forma mais rápida do que as fibras lentas 
e, por isso, produzem contrações mais rápidas. Nas fibras de contração rápida, os abalos duram somente cerca de 7,5 
ms, o que torna esses músculos úteis para movimentos finos e rápidos, como tocar piano. A contração das fibras de 
contração lenta pode durar dez vezes mais. As fibras de contração rápida são usadas ocasionalmente, porém as de 
contração lenta são usadas quase constantemente para a manutenção da postura, na posição ortostática estacionária 
(ficar em pé) e durante a locomoção. 
-A segunda grande diferença entre os tipos de fibras musculares é a capacidade de resistência à fadiga. As fibras 
glicolíticas (contração rápida, tipo 2X) dependem principalmente da glicólise anaeróbia para a produção de ATP. 
Entretanto, o acúmulo de H+ proveniente da clivagem do ATP contribui para a acidose, uma condição associada ao 
desenvolvimento de fadiga. Como consequência as fibras glicolíticas entram em fadiga mais facilmente do que as fibras 
oxidativas, que não dependem do metabolismo anaeróbio. 
-As fibras oxidativas dependem principalmente da fosforilação oxidativa para a produção de ATP – daí o nome que 
recebem. Essas fibras, que incluem as fibras lentas do tipo 1 e as de contração rápida tipo 2A (oxidativas-glicolíticas), 
possuem mais mitocôndrias (a organela que contém as enzimas do ciclo do ácido cítrico e da fosforilação oxidativa) do 
que as fibras glicolíticas. Elas também possuem mais vasos sanguíneos no tecido conectivo adjacente, disponibilizando 
mais oxigênio para as células (FIG. 12.14). 
 
-A eficiência com a qual as fibras musculares obtêm o oxigênio é um fator determinante do método preferencial de 
metabolização da glicose. O oxigênio do sangue deve difundir-se para o interior das fibras musculares para chegar até 
as mitocôndrias. Esse processo é facilitado pela presença da mioglobina, um pigmento vermelho com grande afinidade 
pelo oxigênio. Essa alta afinidade permite que a mioglobina atue como molécula de transferência ou de transporte, 
levando o oxigênio mais rapidamente para o interior das fibras. 
-Como as fibras oxidativas contêm mais mioglobina, a difusão do oxigênio é mais rápida do que nas fibras glicolíticas. As 
fibras oxidativas são descritas como músculo vermelho, devido às grandes quantidades de mioglobina, que produzem a 
sua cor característica.Além dessa diferença em relação à mioglobina, as fibras oxidativas também possuem um 
Existem duas formas de paralisia 
periódica. Uma forma, chamada de 
paralisia periódica hipocalêmica, é 
caracterizada pela redução dos 
níveis sanguíneos de K durante os 
episódios de paralisia. A outra 
forma, chamada de paralisia 
periódica hipercalêmica (hiperKPP), 
é caracterizada por níveis 
circulantes de K normais ou 
elevados durante os episódios. 
 
14 Lorena Leahy 
diâmetro menor, o que reduz a distância pela qual o oxigênio deve se difundir até as mitocôndrias. Como as fibras 
oxidativas possuem mais mioglobina e mais capilares para levar o sangue até as células, além de terem menor 
diâmetro, elas possuem um melhor suprimento de oxigênio e, assim, são capazes de usar a fosforilação oxidativa para a 
produção de ATP. 
-As fibras glicolíticas (tipo 2X), ao contrário, são descritas como um músculo branco, devido ao seu baixo conteúdo de 
mioglobina. Essas fibras musculares também possuem um diâmetro maior do que as fibras lentas (tipo 1). A 
combinação de um maior tamanho, uma menor quantidade de mioglobina e uma menor vascularização faz haver maior 
possibilidade de as fibras glicolíticas ficarem sem oxigênio após contrações repetidas. Portanto, as fibras glicolíticas 
dependem principalmente da glicólise anaeróbia para a síntese de ATP e, assim, entram mais rapidamente em fadiga. 
-As fibras oxidativas-glicolíticas rápidas (tipo 2A) exibem propriedades de fibras oxidativas e de fibras glicolíticas. Elas 
são menores do que as fibras glicolíticas de contração rápida e utilizam uma combinação de metabolismo oxidativo e 
glicolítico para produzir ATP. Devido ao seu tamanho intermediário e ao uso da fosforilação oxidativa para a síntese de 
ATP, as fibras do tipo 2A são mais resistentes à fadiga do que as suas primas glicolíticas rápidas (tipo 2X). As fibras do 
tipo 2A, assim como as lentas do tipo 1, são classificadas como músculo vermelho, devido ao seu conteúdo de 
mioglobina. 
-Os músculos humanos são formados por uma mistura dos três tipos de fibras, com a proporção entre os diferentes 
tipos variando de músculo para músculo e de indivíduo para indivíduo. Por exemplo, quem deveria ter mais fibras de 
contração rápida nos músculos da perna, um maratonista ou um atleta de salto em altura? As características dos três 
tipos de fibras musculares são comparadas na TABELA 12.2.