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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ (UECE) FACULDADE DE MEDICINA VETERINÁRIA (FAVET) DISCIPLINA: Bioquímica Veterinária I DISCENTE: Maria de Fatima Morais da Silva DISTÚRBIOS ÁCIDO-BASE Íons hidrogênio e sua relação com o PH A função normal das células do organismo depende de uma série de processos bioquímicos e enzimáticos do metabolismo celular. Diversos fatores devem ser mantidos dentro de estreitos limites, para preservar a função celular, como a temperatura, a osmolaridade, os eletrólitos e as quantidades de nutrientes, oxigênio, dióxido de carbono e íon hidrogênio. Íons livres de H+ estão presentes nos fluidos corpóreos em concentrações extremamente baixas. Uma concentração estável deste íon é fundamental para o funcionamento normal das células. A regulação de íons hidrogênio é primordial, sendo que quase todos os sistemas enzimáticos do organismo são influenciados pela concentração dos mesmos. Se houver alterações na concentração de hidrogênio todas as funções celulares e orgânicas sofrerão alterações. A concentração do hidrogênio livre no organismo depende da ação de substâncias que disputam o hidrogênio entre sí. As que cedem hidrogênio e as que captam o hidrogênio. As substâncias que tendem a ceder hidrogênio em uma solução, são chamadas de ácidos, enquanto as substâncias que tendem a captar o hidrogênio nas soluções, são as bases. A concentração final do hidrogênio resulta do equilíbrio entre estes dois grupos de substâncias, ácidos e bases. Para a avaliação do hidrogênio livre nas soluções ácidas ou básicas usa-se a unidade de pH, sendo que o termo pH significa potência de hidrogênio. A escala do pH varia de 0 a 14, representando a acidez ou a alcalinidade de uma solução em relação a água. As soluções cujo pH estão entre 0 e 7 são consideradas ácidas, as que tem pH entre 7 e 14 são consideradas básicas ou alcalinas. O pH é uma medida da concentração hidrogeniônica [H+] e apresenta uma relação inversa e logarítmica com este íon; consequentemente um pH baixo corresponde a uma alta concentração de íons hidrogênio, enquanto o pH alto corresponde a uma baixa concentração. 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 a quantidades adicionais de dióxido de carbono (CO2), liberado dos tecidos para formar ácido carbônico (H2CO3) nesses líquidos. O metabolismo celular produz constantemente ácidos, os quais são liberados continuamente na corrente sanguínea. O organismo neutraliza esses ácidos para prevenir mudanças abruptas na concentração de íons hidrogênio e consequente alterações no equilíbrio ácido-base dentro do organismo. Os distúrbios gerados pela mudança na concentração dessas substâncias geram quadros de excesso de ácido no sangue (Acidemia), com pH abaixo de 7,35, ou um excesso de base no sangue (Alcalemia), com pH acima de 7,45, caracterizando, respectivamente, os processos de Acidose e Alcalose. Em situações de elevado aumento dessas substâncias, funções celulares são prejudicadas resultando em sintomas clínicos variáveis e concomitantemente na morte do indivíduo. Sistema Tampão Para conservar a função celular e manter a concentração sanguínea de H+ dentro de limites estreitos, o corpo possui processos elaborados denominados sistemas tampão. Esses processos são compostos por um ácido fraco e o seu sal, ou por uma base fraca e seu sal, que tem a propriedade de manter o pH relativamente constante a adição de H+ ou Oh-. A cobinação destas soluções tampão tendem a formar mecanismos de regulação, que são: mecanismo químico (imediato), mecanismo respiratório (rápido) e mecanismo renal (lento). Componentes químicos ocorrem instantaneamente à alteração ácido-básica constituindo, assim, a primeira linha de defesa para variações do pH. Estas substâncias são capazes de doar ou receber íons H+ minimizando alterações do pH e têm por objetivo deslocar a reação para maior produção de CO2 e água que podem ser eliminados pela respiração. O sistema tampão é constituído pelo bicarbonato (HCO3 ), hemoglobina, proteínas plasmáticas e intracelulares. Proteínas plasmáticas são o tipo mais eficiente de tamponamento no meio intracelular, esse mecanismo funciona por meio de aminoácidos que se associam ou dissociam íons H+, atuando na manutenção do pH fisiológico. Hemoglobina, como proteina, tambem mantém grande número de grupos ácidos e basicos, podendo existir outros grupos tamponantes( grupo imidazol=histidina). A hemoglobina é responsavel pelo transporte de gases para os tecidos, dessa forma ela aumenta ou diminui sua afinidade pelo gás carbônico, permitindo maior liberação em casos de acidose ou retendo mais o gás em casos de alcalose. O tampão Fosfato é eficiente no sangue apesar de em menor quantidade. Atua no transporte de H+ e de sódio, propiciando o aumento das trocas renais para correção dos desequilibrios acido-base. Considerado o mais importante apesar do menor poder de tamponamento; O tampão Bicarbonato/Ácido Carbônico é abundante no plasma e facilmente controlado. Esse sistema tampão constituído pelo bicarbonato (HCO3 -) e pelo ácido carbônico (H2CO3) tem características especiais nos líquidos do organismo. O ácido carbônico (H2CO3) é um ácido bastante fraco e a sua dissociação em íons hidrogênio (H +) e íons bicarbonato é mínima, em comparação com outros ácidos. Quando um ácido é adicionado ao sangue, o bicarbonato do tampão reage com ele produzindo um sal, formado com o sódio do bicarbonato e ácido carbônico. O ácido carbônico produzido pela reação do bicarbonato do tampão, se dissocia em CO2 e água e é eliminado nos pulmões. Quando uma base invade o organismo, o ácido carbônico (H2CO3) reage com ela, produzindo bicarbonato e água. O ácido carbônico diminui. Os rins aumentam a eliminação de bicarbonato ao invés do íon hidrogênio, reduzindo a quantidade de bicarbonato no organismo, para preservar a relação do sistema tampão OH- + H2CO3 HCO3 - + H2O Distúrbios Ácido-Base - Acidose e Alcalose Os distúrbios ácido-base são caracterizados a principio por variações nos percentuais de bicarbonato(HCO3) e/ou dióxido de carbono (CO2) no organismo, relacionando-se ao funcionamento insuficiente dos pulmões, rins ou sistemas tampão. Assim sendo essas alterações poderão ter cunho respiratório ou metabólico. De acordo com sua ocorrência, esses disturbios ainda podem ser classificados como: simples, compensatórios e mistos. Acidose Metabólica É caracterizada por uma queda no pH e na concentração de HCO3 - (principal base no sangue) e elevação de H+. Etiologia Produção de acido latico: Em ocasioes onde a necessidade de energia aumenta no organismo, como em exercicios fisicos intensos, a velocidade da glicolise é acelerada, tendo como produto final moleculas de piruvato que devido a grande demanda energetica instantanea alternam para o processo de fermentação latica, ocorrendo o aumento de ions H+ e lactato. Cetoacidose: Decorrente da excessiva transformação de triglicerídeos em ácidos graxos livres, através da beta-oxidação e produção excessiva de acetil-CoA levando a um maior fluxo de acetil-CoA para a rota cetogênica. O resultado é o acúmulo de corpos cetônicos fato que leva ao aumento da sua concentração e excreção nos fluidos corporais, evidenciando um quadro de cetonemia, cetonúria e cetoláctia. Em animais com diabetes mellitus insulino-dependente, a utilização de glicose como precursora fica limitada, havendo em consequência um aumento acentuado na oxidação de ácidos graxos. A produção de acetil Co-A também excederá a capacidade dos tecidos em utilizá-lo, ocorrendo então acúmulo de corpos cetônicos e acidose. Insuficiência Renal: As perdas de HCO3 devido a falhas renais ou em quadros diarreicos agudos, causam menor eliminação de íons de H+ pelos rins. Já que é absorvido um íon de bicarbonato paracada íon de hidrogênio secretado. Assim falhas no mecanismo renal causarão desequilíbrio ácido do metabolismo. Mecanismos Compensatórios O processo de início é tamponado pelos tampões do Fluido Extracelular(FEC) (bicarbonato/ácido carbônico) auxiliado pelos tampões do Fluido intracelular(FIC)(proteínas e fosfato) ambos atuando na regulação dos níveis de íons H+. Mecanismo compensatório respiratório: É percebida imediatamente pelo organismo (centro respiratório) que aumenta a ventilação pulmonar de modo a reduzir a pCO2. 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. Exemplos Clínicos na Veterinária: Diabetes melitus, acidose ruminal. Tratamento - Remoção da causa - Fluido terapia com Ringer Lactato - Reposição de HCO3 Acidose Respiratória Resultado da diminuição da ventilação alveolar (hipoventilação), com retenção e aumento da pCO2. Com o aumento do gás carbônico dissolvido, ocorre aumento da concentração de ácido carbônico e consequente acidose. Etiologia Anormalidades respiratórias: Patologias que resultem na diminuição do fluxo respiratório com consequente acúmulo de CO2, por meio de alterações morfológicas ou fisiológicas do sistema respiratorio e de seus associados Mecanismo compensatório Tamponada pelos tampões do Fluido intracelular(proteínas e fosfato) e pela retenção renal de bicarbonato.( H2CO3 H2O + CO2) Mecanismo compensatorio respiratório: O ácido carbônico é um ácido fraco, que dissocia-se em H+ e HCO3.Nos eritrócitos, os íons H+ se ligam, na maior parte, à hemoglobina. Dessa forma, os íons bicarbonato saem das células, na troca com íons cloretos, em um mecanismo conhecido como Desvio de Cloreto. No meio extracelular, o bicarbonato irá atuar como tampão, fazendo com que o pH sanguíneo retorne ao normal. A concentração alta de dióxido de carbono no sangue estimula as partes do cérebro que regulam a respiração, as quais por sua vez estimulam o aumento da frequência e da profundidade da respiração, também ajudando a controlar o pH do sangue. Mecanismo compensatório renal: O sistema renal, através da retenção dos íons bicarbonato que seriam excretados na urina, atua no balnceamento da condição de acidemia do organismo, além de responder por meio do hormônio eritropoetina que, por sua vez, estimula a medula óssea a produzir mais eritrócitos. Exemplos Clínicos : Doenças pulmonares como asma, bronquite crônica, enfisema pulmonar que tendem a afetar principalmente animais com problemas congênitos no componentes do sistema respiratório como é o caso de cães das raças Buldogue francês e Pug. Tratamento - Remoção da causa - Manutenção das vias aéreas - Oferecimento de O2 enriquecido Alcalose Metabólica A alcalose metabólica é caracterizada pela elevação no pH sanguíneo e na concentração de bicarbonato, podendo ser ocasionada pelo excesso de retenção de HCO3- ou pela maior perda de íons H+ pelo organismo. Este distúrbio tem maior ocorrência no ser humano do que em outros animais. Etiologia Distúrbios digestivos : Podem causar vômitos prolongados resultando na perda de hidrogênio e cloro. Hipocalemia : Colabora para o aumento da alcalose metabolica pois há o aumento na concentração intracelular de H+, que promove o aumento da excreção de H+ e, consequentemente, a reabsorção de bicarbonato. Falha renal : O rim está diretamente associado a manutenção da concetração dos íons bicarbonato(HCO3-), assim como na reabsorção ou excreção de componentes necessários a sua regulação, como por exemplos, íons K+ e Cl- Mecanismos Compensatórios Mecanismo compensatorio respiratório: mediada principalmente pelo pulmão, que reduz a taxa de ventilação(Hipoventilação). Os quimiorreceptores do centro respiratório e dos carpos carotídeos captam o valor elevado de pH e reduzem a taxa de ventilação, resultando em aumento da pCO2( pressão de gás carbônico no sangue) Exemplos Clínicos na Medicina Veterinária: Hipocloremia por sudorese excessiva em equinos, alcalose ruminal Tratamento: -Correção da causa primária; -Fluidoterapia com solução salina que auxilia na expansão do plasma e na diminuição do pH sanguíneo, podendo ser associado com cloreto de potássio (KCl) em casos de hipocalemia Alcalose Respiratória Também chamada de hipocapnéia, a Alcalose respiratória ocorre quando a ventilação alveolar excede o que é requerido para eliminar o dióxido de carbono produzido pelo organismo(Hiperventilação), sendo caracterizada pela elevação do pH sanguíneo e diminuição da pCO2 Etiologia Hiperventilação pulmonar : Em casos de compensação respiratória devido a hipoxemia decorrente de doenças pulmonares ou problemas cardíacos que geram uma resposta de aumento da frequência respiratória tendo como efeito direto a redução da concentração de dióxido de carbono no sangue e elevação do PH. Distúrbios Neurológicos: Podem acometer o Sistema Nervoso Central(SNC) acarretando em estímulo do centro respiratório e aumento da respiração Fatores Externos : Alta temperatura, estresse , dor, ansiedade e a diminuição da pressão atmosférica também contribuem para a hiperventilação pulmonar desencadeando um processo de Alcalose respiratória. Mecanismos Compensatório A resposta compensatória inicial é realizada através do tamponamento pelo sistema bicarbonato, ocorrendo deslocamento de HCO3- para formação de CO2. OH- + H2CO3 HCO3 - + H2O Mecanismo Compensatório renal: O rim diminui a excreção de H+ e a reabsorção de HCO3-. A diminuição na concentração plasmática do bicarbonato é equilibrada pelo aumento na retenção de Cl-, para manter a eletroneutralidade, levando a uma hipercloremia de compensação Exemplos Clínicos: Superaquecimento em cães, gatos e outro animais que utilizam a ventilação como forma de perder calor; Anidrose em equinos; Tratamento: -Correção da causa primária. - Oxigênio terapia em casos de lesão no SNC. - Utilização de tranquilizantes, analgésicos e sedativos; Conclusão Cada tecido do corpo realiza suas funções de forma otimizada sob determinado Ph(Escala que mede os percentuais ácido-base nos organismos). Os seres vivos, para manter a homeostasia desse processo e propiciar a continuidade dessas funções, se valem de mecanismos regulatórios sejam de caráter químico ou mecânico. Em determinadas ocasiões ocorrem alterações no equilibrio ácido-base do corpo, resultando em distúrbios de caráter ácido ou alcalino os quais são a base para o surgimento de problemas de cunho metabólico ou respiratório; É perceptivel então a relação entre os diversos sistemas que compõem os seres vivos assim como sua relação intrínseca as biomoléculas e substâncias que auxiliam na regulação do equilíbrio do corpo; além da visão clinica resultante dos problemas decorrentes destas alterações sejam eles Alcalinos ou Ácidos e sua relevância no conhecimento na área de Medicina Veterinária. Referências Vizzotto, E.F. Tipos de acidose e terapia. Seminário apresentado na disciplina Transtornos Metabólicos dos Animais Domésticos, Programa de Pós-Graduação em Ciências Veterinárias, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2014. 13p. Cristina, E.F. Tipos de alcalose e terapia. Seminário apresentado na disciplina Transtornos metabólicos dos animais domésticos. Seminário no Programa de Pós- Graduação em Ciências Veterinárias da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2012. 8 p. Simpósio de patologia clínica veterinária da região sul do Brasil, 1. 2003, Universidade Federal do Rio Grande do Sul; Equilíbrio Ácido-Básico em Medicina Veterinária, Biblioteca Setorial da UFRGS, 2003. 102p.
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