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PEDRO SANTOS – MEDICINA 2021.1 TUTORIA 5 – PROBLEMA 5 OBJETIVOS 1- ANALISAR O EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE E EXPLICAR A REGULAÇÃO DO pH. 2- EXPLICAR OS MECANISMOS RENAL / RESPIRATÓRIO DE COMPENSAÇÃO DO pH E O EFEITO TAMPÃO SANGUÍNEO. 3- EXPLICAR A GASOMETRIA ARTERIAL E VENOSA (VALORES DE REFERÊNCIA). 4- DESCREVER O MECANISMO DE ÁCIDOS TITULÁVEIS E AMÔNIA NA URINA. ANALISAR O EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE E EXPLICAR A REGULAÇÃO DO PH. Quando falamos em regulação do equilíbrio ácido- básico, referimos, na verdade, à regulação da concentração do íon-hidrogênio nos líquidos corporais. A concentração do íon hidrogênio em diferentes soluções pode variar desde menos 10-14 Eq/1 até mais de 10º. Numa base logarítmica, a concentração de íon hidrogênio no organismo humano situa-se aproximadamente a meia distância entre esses dois extremos. Ou seja, 7 aproximadamente. Bastam ligeiras alterações da concentração do íon hidrogênio em relação ao seu valor normal para ocasionar alterações na velocidade das reações químicas nas células, sendo algumas desaceleradas, enquanto outras são aceleradas. Por essa razão, a regulação da concentração de íon-hidrogênio constitui um dos aspectos mais importantes da homeostasia do organismo. De maneira geral, quando uma pessoa fica acidótica, ela tem probabilidade de morrer em estado de coma; quando se torna alcalótica, pode morrer de tetania ou de convulsões. Ácidos e bases — definições e significados O ácido é definido como a molécula ou íon passível de atuar como doador de prótons. A base é definida como a molécula ou íon que pode funcionar como aceptor de prótons. Se lembrarmos de que um próton é, na verdade, um íon hidrogênio, podemos conceituar a partir dessas definições como: O ácido é a molécula ou íon capaz de contribuir com um íon hidrogênio para a solução. Assim, o HCL ioniza-se na água, formando íons hidrogênio e íons cloreto; então, esse ácido é denominado ácido hidroclórico, ou clorídrico. De forma semelhante, o H2CO3 se ioniza na água para formar H+ ou HCO3 contribuindo também com íons hidrogênio para a solução; esse ácido é conhecido como ácido carbônico. Outros ácidos importantes do organismo são: ácido acético, o fosfato ácido de sódio, o ácido úrico, o ácido acetoacético etc. A base é a molécula ou íon que irá se combinar com íons hidrogênio para removê-los da solução. Por exemplo, o íon bicarbonato, HCO3 é uma base, porque ele pode combinar com íons hidrogênio para formar H2CO3. De forma semelhante, HPO4 é uma base, visto que pode combinar-se com íons hidrogênio para formar H2PO4. As proteínas do organismo também funcionam como bases, uma vez que certos aminoácidos nas moléculas proteicas atuam como íons negativos que se ligam rapidamente a excesso de íons hidrogênio. De fato, a hemoglobina, nos eritrócitos, e as outras proteínas, nas demais células do organismo, estão entre as bases mais importantes do corpo. Ácidos e Bases Fortes E Fracos. Um ácido forte é aquele que possui tendência muito forte a dissociar-se em íons e, portanto, a liberar seu íon hidrogênio na solução. Ex: o ácido clorídrico. Por outro lado, os ácidos que liberam íons hidrogênio com menor intensidade são denominados ácidos PEDRO SANTOS – MEDICINA 2021.1 fracos. Ex: o ácido carbônico e o fosfato ácido de sódio. Uma base forte é aquela que reage intensamente com íons hidrogênio, removendo-os com extrema avidez da solução. Ex: é o íon hidroxila (OH"). Uma base fraca típica é o íon bicarbonato (HCO3), devido à sua ligação muito fraca a íons hidrogênio. A maioria dos ácidos e das bases envolvidos na regulação normal do equilíbrio ácido-básico do organismo consiste em ácidos e bases fracos, dos quais os mais importantes são o ácido carbônico e a base bicarbonato. Concentração de íons hidrogênio e pH dos líquidos corporais normais, bem como na acidose e na alcalose. O pH normal do sangue arterial é de 7,4, enquanto o pH do sangue venoso e dos líquidos intersticiais é de cerca de 7,35, devido às quantidades adicionais de dióxido de carbono que formam ácido carbônico nesses líquidos. Como o pH normal do sangue arterial é de 7,4, considera-se a presença de acidose na pessoa toda vez que o pH for inferior a esse valor; considera-se a presença de alcalose quando o valor do pH for superior a 7,4. O limite inferior que uma pessoa consegue resistir durante algumas horas é de cerca de 6,8, enquanto o limite superior é de cerca de 8,0. O pH intracelular costuma variar entre 6,0 e 7,4 nas diferentes células, talvez com media de 7,0. O rápido metabolismo nas células aumenta a velocidade de formação de ácido, sobretudo de ácido carbônico (H2CO3) e, consequentemente, reduz o pH. Além disso, o fluxo sanguíneo reduzido para qualquer tecido determina o acúmulo de ácido e a diminuição do pH. DEFESA CONTRA ALTERAÇÕES NA CONCENTRAÇÃO DE ÍONS HIDROGÊNIO Para impedir o desenvolvimento de acidose ou de alcalose, o organismo dispõe de diversos sistemas especiais de controle: (1) Todos os líquidos corporais possuem sistemas tampões ácido-básicos que imediatamente se combinam com qualquer ácido ou base, impedindo a ocorrência de mudanças excessivas da concentração de íons-hidrogênio. (2) Se a concentração de íons-hidrogênio sofrer alguma alteração detectável, o centro respiratório é imediatamente estimulado para alterar a frequência respiratória. Em consequência disso, a velocidade de remoção do dióxido de carbono dos líquidos corporais é modificada; (3) Quando a concentração de íons-hidrogênio afasta- se do normal, os rins excretam urina ácida ou alcalina, isso contribui para reajustar e a normalizar a concentração de íons hidrogênio dos líquidos corporais. Os sistemas tampões podem atuar dentro de fração de segundo para impedir a ocorrência de alterações excessivas na concentração de íons-hidrogênio. Por outro lado, são necessários 1 a 12 minutos para que o sistema respiratório possa fazer ajustes agudos e outro dia ou mais para efetuar ajustes adicionais crônicos. Por fim, os rins, apesar de constituírem o mais potente de todos os sistemas de regulação ácido-básica, necessitam de muitas horas a vários dias para reajustar a concentração de íons hidrogênio. EXPLICAR O MECANISMO RENAL/RESPIRATÓRIO DE COMPENSAÇÃO DO PH E O EFEITO TAMPÃO SANGUÍNEO. Função dos tampões – ácidos-básicos O tampão ácido-básico é a solução de dois ou mais compostos químicos que impede a ocorrência de alterações pronunciadas da concentração de íons- hidrogênio quando se acrescenta ácido ou base à solução. Por exemplo, se forem adicionadas apenas algumas gotas de ácido clorídrico concentrado a um recipiente com água pura, o pH da água poderá cair imediatamente de seu valor neutro de 7,0 para 1,0. Todavia, na presença de um sistema tampão satisfatório, o ácido clorídrico combina-se instantaneamente com o tampão, e o pH só diminui ligeiramente. Talvez a melhor maneira de explicar a PEDRO SANTOS – MEDICINA 2021.1 ação de um tampão ácido-básico seja considerar um verdadeiro sistema tampão simples, como o tampão bicarbonato, que é de suma importância na regulação do equilíbrio ácido-básico do organismo. SISTEMAS TAMPÕES DOS LÍQUIDOS CORPORAIS Os três principais sistemas tampões dos líquidos corporais são o tampão bicarbonato, o tampão fosfato e o tampão de proteínas. Cada um deles exerce funções importantes de tamponamento em diferentes condições. Sistema tampão bicarbonato. O sistema do bicarbonato não é um tampão muito potente por duas razões. Em primeiro lugar, o pH nos líquidos extracelulares é de cerca de 7,4, enquanto o pK do sistema tampão bicarbonato é de 6,1. Isso significa que, no tampão bicarbonato, a concentração dos íons bicarbonato é 20 vezes maior que a do dióxido de carbono dissolvido. Por esse motivo,o sistema opera em trecho de sua curva de tamponamento onde a capacidade de tamponamento é baixa. Em segundo lugar, as concentrações dos dois elementos do sistema bicarbonato, CO2 e HCO3, não são grandes. Contudo, apesar do fato de o sistema tampão bicarbonato não ser especialmente potente, ele é realmente mais importante do que todos os outros no organismo, visto que a concentração de cada um dos dois componentes do sistema bicarbonato pode ser regulada: o dióxido de carbono, pelo sistema respiratório, e o íon bicarbonato, pelos rins. Como consequência, o pH do sangue pode ser deslocado para cima ou para baixo pelos sistemas de regulação respiratório e renal. Sistema tampão fosfato. O sistema tampão fosfato atua de maneira quase idêntica à do bicarbonato; todavia, é composto pelos dois seguintes elementos: H2PO4 e HPO4. Quando se acrescenta ácido forte, como o ácido clorídrico, à mistura dessas duas substâncias, ocorre a seguinte reação: O resultado final dessa reação consiste na remoção do ácido clorídrico, com formação de uma quantidade adicional de NaH2PO4. Como o NaH2PO4 é apenas um ácido fraco, o ácido forte acrescentado é imediatamente substituído por um ácido muito fraco, de modo que o pH muda relativamente pouco. Por outro lado, se for adicionada uma base forte, como o hidróxido de sódio, ao sistema tampão, ocorrerá a seguinte reação: Neste caso, o hidróxido de sódio é decomposto para formar água e Na2HPO4. Isto é, uma base forte é trocada pela base muito fraca, Na2HPO, permitindo apenas ligeiro desvio do pH para o lado alcalino. O sistema tampão fosfato possui pK de 6,8, valor que não se afasta muito do pH normal de 7,4 nos líquidos corporais. Isso permite ao sistema fosfato operar próximo de sua capacidade máxima de tamponamento. Todavia, apesar de o sistema tampão operar em faixa razoavelmente boa da curva tampão, sua concentração no líquido extracelular é de apenas 1/12 daquela do tampão bicarbonato. Por conseguinte, sua capacidade de tamponamento total no líquido extracelular é bem menor que a do sistema bicarbonato. Por outro lado, o tampão fosfato é especialmente importante nos líquidos tubulares dos rins, por duas razões: em primeiro lugar, o fosfato fica geralmente muito concentrado nos túbulos, aumentando sobremaneira a capacidade de tamponamento do sistema fosfato. Em segundo lugar, o líquido tubular geralmente é mais ácido do que o líquido extracelular, trazendo a faixa de operação do tampão mais próximo ao pK do sistema. O tampão fosfato também é muito importante nos líquidos intracelulares, visto que a concentração de fosfato nesses líquidos é muitas vezes maior que a dos líquidos extracelulares e, também, pelo fato de o pH do líquido intracelular estar geralmente mais próximo ao pK do sistema tampão fosfato do que o pH do líquido extracelular. Sistema tampão de proteínas. O tampão mais abundante do organismo é constituído pelas proteínas das células e do plasma, principalmente devido às suas concentrações muito altas. Verifica-se pequena difusão dos íons hidrogênio através da membrana celular; ainda mais importante é a capacidade do dióxido de carbono de difundir-se em poucos segundos através das membranas celulares, enquanto os íons bicarbonato podem sofrer certo grau de difusão (os íons hidrogênio e bicarbonato necessitam de várias horas para entrar em equilíbrio na maioria PEDRO SANTOS – MEDICINA 2021.1 das células, à exceção dos eritrócitos). A difusão de íons hidrogênio e dos dois componentes do sistema tampão bicarbonato determina alteração do pH dos líquidos intracelulares aproximadamente na mesma proporção da alteração observada no pH dos líquidos extracelulares. Por conseguinte, todos os sistemas tampões no interior das células também ajudam a tamponar os líquidos extracelulares, embora possam ser necessárias várias horas. Esses sistemas incluem as quantidades muito grandes de proteínas no interior das células. De fato, estudos experimentais demonstraram que cerca de três quartos de toda a capacidade de tamponamento químico dos líquidos corporais encontram-se no interior das células, sendo a maior parte proveniente das proteínas intracelulares. Todavia, à exceção dos eritrócitos, a lentidão de movimento dos íons hidrogênio e bicarbonato, através das membranas celulares, quase sempre retarda por várias horas a capacidade dos tampões intracelulares de tamponar as anormalidades ácido-básicas extracelulares. O método pelo qual o sistema tampão de proteínas atua é exatamente o mesmo do sistema tampão de bicarbonato. É preciso lembrar que uma proteína ê constituída de aminoácidos unidos por ligações peptídicas; todavia, alguns dos aminoácidos, em particular a histidina, possuem radicais ácidos livres que podem dissociar-se para formar base mais H+. Além disso, o pK de alguns desses sistemas tampões de aminoácidos não está muito distante de 7,4. Isso também ajuda a tornar o sistema tampão de proteínas o mais potente dos tampões do organismo. REGULAÇÃO RESPIRATÓRIA DO EQUILÍBRIO ÁCIDO- BÁSICO A ocorrência de aumento da concentração de dióxido de carbono nos líquidos corporais diminui o pH para o lado ácido, enquanto a redução do dióxido de carbono eleva o pH para o lado alcalino. É com base neste efeito que o sistema respiratório é capaz de alterar o pH, aumentando-o ou reduzindo-o. Equilíbrio Entre a Formação Metabólica e a Expiração Pulmonar de Dióxido De Carbono. O dióxido de carbono é continuamente formado no organismo pelos diferentes processos metabólicos intracelulares, sendo o carbono proveninente dos alimentos oxidado pelo oxigênio para formar dióxido de carbono. O dióxido de carbono, por sua vez, espalha-se pelos líquidos intersticiais e no sangue e é transportado até os pulmões, onde sofre difusão para os alvéolos, para ser expelido à atmosfera pela ventilação pulmonar. Porém, são necessários vários minutos para a passagem do dióxido de carbono das células para a atmosfera. Se a intensidade de formação metabólica do dióxido de carbono aumentar, sua concentração nos líquidos extracelulares também irá aumentar. De modo inverso, a redução do metabolismo diminui a concentração de dióxido de carbono. Por outro lado, se a ventilação pulmonar aumentar, o dióxido de carbono será eliminado dos pulmões, resultando em diminuição da quantidade de dióxido de carbono nos líquidos extracelulares. Eficiência do Controle Respiratório da Concentração de Íons Hidrogênio. Infelizmente, o controle respiratório é incapaz de fazer com que a concentração de íons hidrogênio retorne exatamente ao valor normal de 7,4 quando alguma anormalidade externa ao sistema respiratório altera o pH normal. Isso acontece porque, à medida que o pH retorna a seu valor normal, o estímulo que causou o aumento ou a diminuição da respiração começa a dissipar-se. Em geral, o mecanismo respiratório para regular a concentração de íons hidrogênio possui eficiência de controle situada entre 50 a 75% (ganho do feedback de 1 a 3). Em outras palavras, se a concentração de íons hidrogênio fosse diminuída de 7,4 para 7,0 por algum fator estranho, o sistema respiratório faria com que o pH retornasse, em 3 a 12 minutos, a um valor de cerca de 7,2 a 7,3. Capacidade de Tamponamento do Sistema Respiratório. Com efeito, a regulação respiratória do equilíbrio ácido-básico é um tipo fisiológico de sistema tampão que possui quase a mesma importância dos sistemas tampões químicos do organismo. A "capacidade de tamponamento" global do sistema respiratório é uma a duas vezes maior que a de todos os tampões químicos combinados. Isso significa que, normalmente, uma a duas vezes mais ácido ou base podem ser tamponados por esse mecanismo em relação aos tampões químicos. PEDRO SANTOS – MEDICINA 2021.1 CONTROLERENAL DA CONCENTRAÇÃO DE ÍONS HIDROGÊNIO Os rins controlam a concentração de íons hidrogênio do líquido extracelular ao excretarem urina ácida ou básica. A excreção de urina ácida reduz a quantidade de ácido nos líquidos extracelulares, enquanto a excreção de urina alcalina remove a base dos líquidos extracelulares. Os meios que determinará se a urina será ácida ou alcalina são os seguintes: grandes quantidades de íons bicarbonato são filtradas continuamente no filtrado glomerular removendo base do sangue. Por outro lado, grandes quantidades de íons hidrogênio são secretadas ao mesmo tempo no lúmen tubular pelo epitélio tubular, com consequente remoção do ácido. Se a secreção de íons hidrogênio for maior que a filtração de íons bicarbonato, haverá perda efetiva de ácido dos líquidos extracelulares. Por outro lado, se a filtração de bicarbonato for maior que a secreção de hidrogênio, haverá perda efetiva de base. *As seções que se seguem descrevem os diferentes mecanismos renais que atuam nesses processos.* SECREÇÃO TUBULAR DE ÍONS HIDROGÊNIO As células epiteliais de todo sistema tubular, com exceção do ramo grosso da alça de Henle, secretam íons hidrogênio para o líquido tubular. Porém, em diferentes segmentos tubulares, existem dois mecanismos muito diferentes, cada qual com características próprias e finalidades distintas. Transporte Ativo Secundário de Íons Hidrogênio nos Segmentos Tubulares Iniciais. As células epiteliais do túbulo proximal, do segmento grosso do ramo ascendente da alça de Henle e do túbulo distal secretam íons hidrogênio para o líquido tubular por transporte ativo secundário. Quantidades enormes de íons hidrogênio são secretadas dessa maneira por dia, porém nunca contra gradiente muito elevado de íons hidrogênio, visto que o líquido tubular só se torna muito ácido nos segmentos terminais do sistema tubular. A Fig. Acima mostra que o processo secretor começa com o dióxido de carbono, que se difunde para o interior das células ou que é formado pelo metabolismo das células epiteliais tubulares. O dióxido de carbono, sob influência da enzima anidrase carbônica, combina-se com água para formar ácido carbônico. A seguir, este se dissocia em íon bicarbonato e íon hidrogênio. Por fim, os íons hidrogênio são secretados no túbulo por um mecanismo de contra-transporte de Na+-H+. Isto é, quando o sódio se desloca do lúmen do túbulo para o interior da célula, ele se combina inicialmente com uma proteína transportadora na borda luminal da membrana celular, e, ao mesmo tempo, um íon hidrogênio no interior da célula se combina com a extremidade oposta da mesma proteína transportadora. A seguir, como a concentração de sódio é muito mais baixa dentro da célula do que no lúmen celular, isso determina o movimento de sódio ao longo de seu gradiente de concentração para o interior, proporcionando ao mesmo tempo a energia necessária para mover o íon hidrogênio na direção oposta (a direção "contra") para o lúmen tubular. Transporte Ativo Primário de Íons Hidrogênio na Porção Terminal dos Segmentos Tubulares. Começando na porção terminal dos túbulos distais e seguindo por todo o resto do sistema tubular até a pelve renal, os túbulos secretam íons hidrogênio por transporte ativo primário. As características desse transporte diferem muito do sistema de transporte ativo secundário nos segmentos tubulares iniciais. Ele PEDRO SANTOS – MEDICINA 2021.1 é normalmente responsável por menos de 5% dos íons hidrogênio totais excretados. O Mecanismo do Transporte Ativo Primário de Íons Hidrogênio. Ocorre na membrana luminal da célula tubular, onde os íons hidrogênio são transportados diretamente por proteína transportadora específica, a adenosina trifosfatase (ATPase) transportadora de hidrogênio. A energia necessária para bombear os íons hidrogênio contra o gradiente de concentração provém da degradação do ATP em difosfato de adenosina (ADP). Os íons hidrogênio bombeados por este processo são gerados no interior da célula por duas etapas: (1) o dióxido de carbono dissolvido combina com a água no interior da célula, formando ácido carbônico (H2CO3); (2) posteriormente, o ácido carbônico se dissocia em íons bicarbonato (HCO3-), que são absorvidos pelo sangue, e em íons hidrogênio (H+ ), que são secretados na urina. Acredita-se que esse transporte ativo primário de íons hidrogênio seja uma função do tipo especial de célula denominada célula intercalada. Essas células aparecem na porção terminal dos túbulos distais e estendem-se até o final do sistema de ductos coletores, e atinge seu número máximo — cerca de 10% das células epiteliais totais — nos ductos coletores medulares externos. Essas células têm aspecto escuro e, portanto, são quase sempre denominadas células escuras. EXPLICAR A GASOMETRIA ARTERIAL E VENOSA (VALORES DE REFERÊNCIAS) A gasometria arterial é um exame de sangue que é coletado a partir de uma artéria, com o objetivo de avaliar os gases presentes no sangue, como o oxigênio o gás carbônico, assim como sua distribuição, do pH e do equilíbrio acidobásico. Importante lembrar que se o objetivo for apenas medir o pH é possível fazer a gasometria venosa. Principais parâmetros Os principais parâmetros que observamos no exame de gasometria são: pH SatO2 (saturação de oxigênio), pCO2 (pressão parcial do gás carbônico), HCO3 (bicarbonato), Ânion Gap (AG). Entretanto, podemos encontrar outros parâmetros também como, por exemplo, a dosagem de alguns eletrólitos, são eles: Sódio, Potássio, Cálcio Iônico Cloreto O Gasômetro O aparelho de gasometria mede o pH e os gases sanguíneos sob a forma de pressão parcial do gás (pO2 e pCO2), ao passo que os demais parâmetros são calculados. Parâmetros do pH plasmático O pH plasmático representa a relação entre o bicarbonato e o dióxido de carbono. O Ânion Gap (AG) representa os ânions não quantificáveis no sangue, como o lactato. Os ânions quantificáveis são: HCO3- e Cl-. Fundamental lembrar que existe a lei da eletroneutralidade, onde diz que as cargas negativas são iguais as cargas positivas. O principal cátion mensurável é o sódio. Dessa forma, a PEDRO SANTOS – MEDICINA 2021.1 quantidade do sódio tem que ser igual a quantidade do somatório de AG, HCO3- e Cl- Valores normais dos parâmetros avaliados: pH = 7,35 – 7,45 pCO2 = 35 – 45 mmHg HCO3 = 22 – 26 mEq/L AG = 6 – 12 mEq/L Considerações técnicas da coleta O recomendado é que na hora da coleta o paciente esteja sentado, exceto naqueles acamados, com o paciente em repouso pelo menos 10 minutos antes da punção. Devemos ter em mente que a punção arterial pode causar espasmo vascular, formação de trombo intramural ou aparecimento de hematoma periarterial (daí a importância de comprimir o local de punção por 5 minutos, geralmente, em um paciente não anticoagulado). O local preferencial para a punção é a artéria radial ao nível do túnel do carpo devido a facilidade de acesso ao vaso (menos músculos, tendões e gordura superpostos) e a menor chance de punção venosa acidental por não apresentar veias importantes próximas. A famosa punção de artéria femoral deve ser a última alternativa devido a falta de circulação colateral adequada abaixo do ligamento inguinal. Após a coleta, o tempo até a análise do material não pode ultrapassar 10-15 minutos. Técnica da punção na artéria radial: Explicar o procedimento ao paciente; Escolher o local de punção; Hiperestender o punho do paciente; Limpeza da pele com álcool ou outra solução antisséptica (Ex: clorexidina); Injetar via SC pequena quantidade de anestésico local (Lidocaína) sem adrenalina e fazer o botão anestésico (opcional); Usar seringas lubrificadas com heparina; Introduzir agulha (de insulina) com bisel voltado contra a corrente em um ângulo de 45º (se for femoral, introduzir 90º) com a pele; Colher entre 2-3 mL; Comprimir o local da punção por 5 minutos; Aplicações Clínicas CORREÇÃO RENAL DA ACIDOSE = AUMENTO DOS ÍONS BICARBONATO NO LIQUIDO EXTRACELULAR (INTERSTICIAL) Na acidose, a proporção entre dióxido de carbono e íons bicarbonato no líquido extracelular aumenta. Como consequência, a intensidade da secreção dos íons hidrogênio eleva-se até um nível superior à filtração dos íons bicarbonato nos túbulos. Em consequência, ocorre secreção de excesso de íons hidrogênio nos túbulos, enquanto quantidades diminuídas de bicarbonato penetram no filtrado glomerular, de modo que, nesse estágio, existe um número muito pequeno de íons bicarbonato para reagir com os íons hidrogênio. Esses íons hidrogênio em excesso combinam-se com os tampões existentes no líquido tubular, sendo então excretados na urina. A Fig. mostra que, toda vez que um íon hidrogênio é secretado nos túbulos (1), ocorrem simultaneamente dois outros efeitos: em primeiro lugar, forma-se um íon bicarbonato na célula epitelial tubular (2); e, em segundo lugar, ocorre absorção de um íon sódio do túbulo para a célula epitelial (3). O íon sódio e o íon bicarbonato são então transportados juntos da célula epitelial para o líquido extracelular (4). 1 2 3 4 PEDRO SANTOS – MEDICINA 2021.1 Por conseguinte, o efeito final da secreção de excesso de íons hidrogênio nos túbulos consiste em aumentar a quantidade de íons bicarbonato no líquido extracelular (intersticial). Esse processo aumenta o teor de bicarbonato do sistema tampão bicarbonato, e, desvia todos os tampões na direção alcalina, aumentando o pH e, dessa maneira, corrigindo a acidose. CORREÇÃO RENAL DA ALCALOSE = DIMINUIÇÃO DOS ÍONS BICARBONATO NO LÍQUIDO EXTRACELULAR Na alcalose, a proporção entre os íons bicarbonato e as moléculas de dióxido de carbono dissolvido aumenta. O efeito desse aumento sobre o processo de titulação nos túbulos consiste em aumentar a proporção entre os íons bicarbonato filtrados nos túbulos e os íons hidrogênio secretados. Esse aumento ocorre porque a elevada concentração extracelular de íons bicarbonato aumenta os íons bicarbonato filtrados no filtrado glomerular, enquanto, ao mesmo tempo, a baixa concentração de dióxido de carbono no líquido extracelular diminui a secreção de íons hidrogênio. Como consequência, o equilíbrio que normalmente existe nos túbulos entre os íons hidrogênio e bicarbonato deixa de ocorrer. Para resolver, penetram nos túbulos quantidades muito maiores de íons bicarbonato do que de íons hidrogênio. Como quase nenhum íon bicarbonato pode ser reabsorvido sem antes reagir com os íons hidrogênio, todo o excesso de íons bicarbonato passa para a urina, transportando com ele os íons sódio ou outros íons positivos. Assim, o bicarbonato de sódio é removido do líquido extracelular. A perda de bicarbonato de sódio do líquido extracelular diminui a porção de íons bicarbonato do sistema tampão bicarbonato, esse processo desvia o pH dos líquidos corporais novamente na direção ácida. Além disso, devido ao princípio isoídrico, todos os demais tampões do organismo também são desviados na direção ácida. Dessa maneira, a alcalose é corrigida. ANORMALIDADES CLÍNICAS DO EQUILÍBRIO ÁCIDO- BÁSICO Acidose e alcalose respiratórias Qualquer fator passível de reduzir a ventilação pulmonar irá aumentar a concentração de dióxido de carbono dissolvido no liquido extracelular. Esse aumento, por sua vez, determina aumento de ácido carbônico e de íons hidrogênio, com consequente desenvolvimento de acidose. Como essa forma de acidose é causada por anormalidade de respiração, é denominada ACIDOSE RESPIRATÓRIA. Por outro lado, a ventilação pulmonar excessiva inverte o processo e diminui a concentração de íons hidrogênio, resultando em alcalose; essa condição é denominada ALCALOSE RESPIRATÓRIA. Uma pessoa pode provocar em si mesma acidose respiratória simplesmente ao prender sua respiração, o que pode fazer até que o pH dos líquidos corporais caia para um valor tão baixo quanto 7,0. Por outro lado, pode voluntariamente hiperventilar-se e causar alcalose até um pH de cerca de 7,9. A acidose respiratória quase sempre resulta de condições patológicas. Por exemplo: Lesão do centro respiratório no bulbo que reduz a respiração; A obstrução das vias aéreas no aparelho respiratório; A pneumonia; A diminuição da área de superfície da membrana pulmonar; e qualquer outro fator capaz de interferir na troca de gases entre o sangue e o ar alveolar podem resultar no desenvolvimento de acidose respiratória. Por outro lado, só raras condições patológicas causam alcalose respiratória. Porém, em certas ocasiões, a PSICONEUROSE pode causar hiperventilação a ponto de o indivíduo se tornar alcalótico. Além disso, ocorre um tipo fisiológico de alcalose respiratória quando a PESSOA SOBE A GRANDES ALTITUDES. O baixo teor de oxigênio do ar estimula a respiração, causando perda excessiva de dióxido de carbono e resultando no desenvolvimento de alcalose respiratória leve. ACIDOSE E ALCALOSE METABÓLICAS Os termos acidose metabólica e alcalose metabólica referem-se a todas as outras anormalidades do equilíbrio ácido-básico, à exceção da causada por PEDRO SANTOS – MEDICINA 2021.1 excesso ou insuficiência de dióxido de carbono nos líquidos corporais. O uso do termo "metabólica" é inadequado neste caso, visto que o dióxido de carbono também é um produto metabólico. Contudo, por convenção, o ácido carbônico proveniente do dióxido de carbono dissolvido é denominado ácido respiratório, enquanto qualquer outro ácido no organismo, seja ele formado pelo metabolismo ou simplesmente ingerido pelo indivíduo, é denominado ácido metabólico ou ácido fixo. Causas da acidose metabólica A acidose metabólica pode resultar: (1) da incapacidade dos rins de excretarem os ácidos metabólicos normalmente formados no organismo; (2) da formação de quantidades excessivas de ácidos metabólico no organismo, (3) da administração venosa de ácidos metabólicos, ou (4) do acréscimo de ácidos metabólicos por absorção do tubo gastrintestinal. (5) da perda de base dos líquidos corporais. Algumas das condições específicas que causam acidose metabólica são consideradas a seguir. Diarréia. A diarréia grave é uma das causas mais frequentes de acidose metabólica pelas seguintes razões: as secreções gastrintestinais contêm normalmente grandes quantidades de bicarbonato de sódio. Por conseguinte, a perda excessiva dessas secreções durante o episódio de diarréia equivale exatamente à excreção de grandes quantidades de bicarbonato de sódio pela urina. De acordo com a equação de Henderson-Hasselbalch, isso provoca desvio do sistema tampão do bicarbonato em direção ao ácido, resultando em acidose metabólica. De fato, a acidose ocasionada pela diarréia grave pode ser tão intensa a ponto de constituir-se numa das causas mais comuns de morte em crianças de pouca idade. Vômito. O vômito é uma segunda causa de acidose metabólica. O vômito do conteúdo gástrico apenas, que ocorre algumas vezes, obviamente determina perda de ácido, visto que as secreções do estômago são altamente ácidas e resultariam em alcalose. Todavia, o vômito do conteúdo proveniente das porções mais distais do tubo gastrintestinal, que quase sempre ocorre em quantidades muito maiores do que a perda do conteúdo gástrico, provoca perda de álcalis, resultando em acidose metabólica. Uremia. Um terceiro tipo comum de acidose é a acidose urémica que ocorre na doença renal grave. A causa desse tipo de acidose consiste na incapacidade dos rins de depurar o organismo das quantidadesnormais de ácidos formados diariamente pelos processos metabólicos. Diabetes melito. Uma quarta causa extremamente importante de acidose metabólica é o diabetes melito. Nessa condição, a ausência de secreção de insulina pelo pâncreas impede o uso normal da glicose no metabolismo. Dessa maneira, algumas gorduras são degradadas em ácido acetoacético, que, por sua vez, é metabolizado pelos tecidos para produzir energia em lugar da glicose. Simultaneamente, a concentração de ácido acetoacético nos líquidos extracelulares quase sempre aumenta e atinge valores muito elevados, causando acidose muito grave. Além disso, grandes quantidades de ácido acetoacético são excretadas na urina, atingindo por vezes 500 a 1.000 mmol por dia. Causas da alcalose metabólica A alcalose metabólica não ocorre com a mesma frequência que". a acidose metabólica. Entretanto, existem várias causas comuns de alcalose metabólica. Alcalose causada pela administração de diuréticos là exceção dos inibidores da anidrase carbônica. Todos os diuréticos produzem aumento do fluxo de líquidos ao longo dos túbulos; em geral, esse aumento resulta no fluxo de grande excesso de sódio pelos túbulos distais e coletores, resultando também em rápida reabsorção de íons sódio a partir desses túbulos. Essa reabsorção rápida está associada à secreção aumentada de íons hidrogênio, devido aos mecanismos de troca de Na+-H+ nas membranas luminais das células tubulares que ligam a secreção de PEDRO SANTOS – MEDICINA 2021.1 hidrogênio à absorção de sódio, levando à perda excessiva de íons hidrogênio do organismo, com consequente alcalose do líquido extracelular. Ingestão excessiva de substâncias alcalinas. Talvez a segunda causa mais comum de alcalose seja a ingestão excessiva de medicamentos alcalinos, como o bicarbonato de sódio, no tratamento da gastrite ou da úlcera péptica. Alcalose causada pela perda de íons cloreto. O vômito excessivo do conteúdo gástrico sem vômito do conteúdo gastrintestinal inferior provoca perda excessiva de ácido clorídrico secretado pela mucosa gástrica. O resultado final consiste na perda de ácido do líquido extracelular, com desenvolvimento de alcalose metabólica. Esse tipo de alcalose é observado em recém-nascidos com obstrução pilórica causada por enorme hipertrofia do músculo do esfíncter pilórico. Alcalose causada pelo excesso de aldosterona. Quando as glândulas supra-renais secretam quantidades excessivas de aldosterona, o líquido extracelular torna-se ligeiramente alcalótico. Isso decorre do seguinte processo: a aldosterona promove a reabsorção intensa de íons sódio dos segmentos distais do sistema tubular, acompanhada pela secreção aumentada de íons hidrogênio, o que promove o desenvolvimento de alcalose. EFEITOS DA ACIDOSE E DA ALCALOSE SOBRE O ORGANISMO Acidose. O principal efeito clínico da acidose é a depressão do sistema nervoso centrai Quando o pH do sangue cai abaixo de 7,0, o sistema nervoso fica deprimido, a ponto de a pessoa ficar inicialmente desorientada, entrando posteriormente em estado de coma. Por conseguinte, os pacientes que falecem de acidose diabética, acidose urêmica ou outros tipos de acidose morrem geralmente em estado de coma. Na acidose metabólica, a concentração elevada de íons hidrogênio provoca aumento da frequência e da profundidade da respiração. Por conseguinte, um dos sinais diagnósticos da acidose metabólica é o aumento da ventilação pulmonar. Por outro lado, na acidose respiratória, a causa da acidose é a respiração deprimida que tem efeito oposto ao da acidose metabólica. Alcalose. O principal efeito clínico da alcalose é a hiperexcitabilidade do sistema nervoso. Isso ocorre tanto no sistema nervoso central quanto nos nervos periféricos; todavia, em geral, os nervos periféricos são afetados antes do sistema nervoso central. Algumas vezes, os nervos ficam tão excitáveis que disparam de modo automático e repetitivo, mesmo não sendo excitados por estímulos normais. Em consequência, os músculos entram em estado de tetania, o que significa estado de espasmo tónico. Em geral, essa tetania aparece inicialmente nos músculos do antebraço; a seguir, propaga-se para os músculos da face e, por fim, estende-se por todo o corpo. Os pacientes extremamente alcalóticos podem morrer por tetania dos músculos respiratórios. Em certas ocasiões, a pessoa alcalótica desenvolve sintomas graves de hiperexcitabilidade do sistema nervoso central. Os sintomas podem manifestar-se na forma de nervosismo extremo ou, em pessoas suscetíveis, em forma de convulsões. Por exemplo, em pessoas com predisposição a ataques epilépticos, uma simples hiperventilação resulta quase sempre em crise. Na verdade, este é um dos métodos clínicos de avaliação do grau de predisposição epiléptica. COMPENSAÇÃO RESPIRATÓRIA DA ACIDOSE OU DA ALCALOSE METABÓLICA Anteriormente, assinalamos que a elevada concentração de íons hidrogênio na acidose metabólica provoca aumento da ventilação pulmonar, o que, por sua vez, resulta na rápida remoção de dióxido de carbono nos líquidos corporais, com redução da concentração de íons hidrogênio até seu valor normal. Por conseguinte, esse efeito respiratório ajuda a compensar a acidose metabólica. Todavia, essa compensação é apenas parcial. Em geral, o sistema respiratório tem capacidade de compensar entre 50 e 75%. Isto é, se o fator metabólico fizer cair o pH do sangue para 7,0 com ventilação pulmonar normal, a frequência de ventilação pulmonar normalmente aumenta o suficiente para fazer PEDRO SANTOS – MEDICINA 2021.1 retornar o pH sanguíneo a 7,2 a 7,3, conforme assinalado antes neste capítulo. Observa-se o efeito oposto na alcalose metabólica. Isto é, a alcalose diminui a ventilação pulmonar, o que, por sua vez, aumenta a concentração de íons hidrogênio até seu valor normal. Nesse caso também pode ocorrer compensação de cerca de 50 a 75%. COMPENSAÇÃO RENAL DA ACIDOSE OU DA ALCALOSE RESPIRATÓRIA Se uma pessoa desenvolver acidose respiratória persistente por um longo período de tempo, os rins irão secretar excesso de íons hidrogênio, resultando em aumento do bicarbonato de sódio nos líquidos extracelulares. Depois de 1 a 6 dias, o pH dos líquidos corporais terá retornado a cerca de 65 a 75% de seu valor normal, mesmo que a pessoa continue a respirar inadequadamente. Observa-se um efeito exatamente oposto na alcalose respiratória. Ocorre perda de grandes quantidades de bicarbonato de sódio na urina, diminuindo o íon bicarbonato extracelular, fazendo com que o pH diminua até quase atingir seu valor normal. FISIOLOGIA NO TRATAMENTO DA ACIDOSE OU ALCALOSE Obviamente, o melhor tratamento para a acidose ou alcalose consiste em remover a condição responsável pela anormalidade; todavia, se isto não for possível, podem-se utilizar diferentes medicamentos para neutralizar o excesso de ácido ou de álcali. Para neutralizar o excesso de ácido, podem-se ingerir grandes quantidades de bicarbonato de sódio por via oral. O bicarbonato de sódio é absorvido para a corrente sanguínea e aumenta a porção de íons bicarbonato do tampão bicarbonato, desviando, assim, o pH para o lado alcalino. Em certas ocasiões, o bicarbonato de sódio também é utilizado como terapia venosa; todavia, seu efeito fisiológico é muito acentuado e quase sempre perigoso, de modo que outras substâncias são quase sempre utilizadas em seu lugar, como o lactato de sódio ou o gliconato de sódio. As porções lactato e gliconato das moléculas são metabolizadas no organismo, deixando o sódio nos líquidos extracelulares sob a forma de bicarbonato de sódio, desviando, assim, o pH dos líquidos na direção alcalina. Para o tratamento da alcalose, administra-se quase sempre cloreto de amônio por via oral. Quandoabsorvido pelo sangue, a porção amônia do cloreto de amônio é convertida pelo fígado em uréia; essa reação libera ácido clorídrico que reage imediatamente com os tampões dos líquidos corporais, desviando a concentração de íons hidrogênio para o lado ácido. Em certas ocasiões, o cloreto de amônio é infundido por via venosa; todavia, o íon amônio é altamente tóxico, de modo que esse procedimento pode ser perigoso. Outra substância algumas vezes utilizada é o monocloridrato de Usina.
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