Regulação Ácido-Base

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FISIOLOGIA: SISTEMA URINÁRIO 
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Regulação Ácido-Base 
Concentração do H+ 
 A concentração de H+ nos líquidos corporais é de 
cerca de 0,00004 mEq/L (ou 40 nEq/L), sendo de 
extrema importância a manutenção dessa 
concentração, já que diversos sistemas de enzimas 
do corpo são influenciados pela [H+]. Geralmente, 
variações normais ficam entre os valores de 35 a 45 
nEq/L, mas podem ocorrer variações de até 160 
unidades sem causar morte. 
 Como os valores de H+ são muito baixos, 
convencionou-se utilizar a escala de pH para 
quantificar esse íon; sendo que pH = -log[H+]. 
 O pH de 0,00004 mEq/L é = 7,4, este é o valor 
do pH no sangue arterial; nos sangue venoso o 
pH=7,35. Nas artérias, é considerado uma acidose 
pH<7,4 e uma alcalose em pH>7,4. 
 O limite mínimo de pH, no qual a pessoa pode 
viver, por poucas horas, está em torno de 6,8, e o 
limite superior, em torno de 8,0. 
 
OBS! Conceitos de ácidos e bases → Ácidos são 
todas as moléculas capazes de liberar H+; já as bases 
são todos as moléculas capazes de receber um H+. Os 
ácidos fortes são aqueles que liberam rapidamente e 
grandes quantidades de H+ (como o HCl); já bases 
fortes são aquelas que reagem rapidamente com o 
H+ (como o OH-). Nos organismos, os principais 
componentes da regulação ácido básica são o ácido 
carbônico (H2CO3 → ácido fraco) e bicarbonato 
(HCO3- → base fraca) 
 Alguns outros valores de pH nos líquidos 
corporais são demonstrados na tabela abaixo. 
 
 
Sistemas de controle das variações de H+ 
 Existem 3 sistemas primários no organismo que 
regulam a concentração de H+ nos líquidos 
corporais; são eles: 
• Sistemas tampões químicos ácido-base dos 
líquidos corporais: quando ocorre uma variação 
de H+, esses sistemas respondem rapidamente 
para minimizar essas alterações → não ocorre 
adição ou eliminação de íons H+, somente um 
certo controle até que o equilíbrio possa ser 
restabelecido. 
• Sistema respiratório: age eliminando o CO2 e, por 
conseguinte, o H2CO3 do corpo. 
• Sistema renal: conseguem eliminar o excesso de 
ácido ou base do corpo. 
 
SISTEMAS TAMPONANTES NO ORGANISO 
 Antes de explicar sobre os sistemas tamponantes 
do organismo, é válido relembrar o conceito de 
tampão. 
 Tampão é qualquer substância capaz de se ligar 
reversivelmente ao H+, sendo que sua fórmula geral é 
de: 
 
 Nesse caso, em uma situação de  da [H+] 
(aumento da concentração de íons hidrogênio), 
ocorre uma tendência do equilíbrio de deslocar para 
a reação direta, se houver tampão disponível, e, 
assim,  a [H+]. Se  a [H+], a reação inversa ocorrerá. 
 
 Sistema tampão do bicarbonato 
 Esse sistema é formado pelo ácido carbônico 
(H2CO3) e um sal bicarbonato (como NaHCO3). 
 O ácido carbônico é formado pela reação da 
água com o CO2 por meio da anidrase carbônica, que 
está presente abundante nos alvéolos e nas células 
epiteliais dos túbulos renais. Esse ácido então se 
ioniza fracamente em H+ e HCO3-; o bicarbonato se 
junta ao sódio circulante, formando o NaHCO3. 
 Acoplando todo o sistema, temos que: 
 
 Então, por exemplo, quando se adiciona um 
ácido forte na reação, a alta carga de H+ seria 
tamponada, em parte, pelo HCO3-, que, por sua vez, 
se dissociaria em CO2 e H2O, sendo eliminado. 
 Já em uma adição de uma base forte (como 
NaOH), ocorre o  da dissociação de H2CO3 em H+ e 
bicarbonato, pois assim o H+ reage com o OH- 
liberado, formando água. 
 Esse sistema tampão bicarbonato é o mais 
importante do organismo. Entretanto, pode-se 
afirmar que ele não é tão potente, pois o seu pKa é 
de 6,1, enquanto o pH do líquido extracelular é de 
7,4, ou seja, o sistema tampão tende sempre a fazer 
uma maior dissociação de H2CO3, a fim de neutralizar 
o meio mais básico com o H+ liberado para formar 
água. Todavia, o fator que mais se destaca dos outros 
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nesse tampão é de que seus dois elementos 
principais (CO2 e HCO3-) podem ser regulados pelos 
pulmões e pelos rins. 
 
 Sistema tampão fosfato 
 O principal elemento que faz parte desse 
tampão são o H2PO4- e HPO4-2. Esses componentes se 
associam ao Na+ para se neutralizar. 
 Então, por exemplo, com a liberação de um 
ácido forte (como HCl) no meio, ocorre a 
transferência do Na+ do Na2HPO4 para o HCl e, por 
conseguinte, a transferência do H+ para o Na2HPO4; 
sendo assim, tem-se a equação: 
 
 Ou seja, ocorre a transferência de um ácido forte 
(HCl) em um ácido fraco (NaH2PO4), fazendo com 
que a queda do pH seja minimizada. 
 Já quando uma base forte é acrescentada (como 
o NaOH), o OH- liberado será tamponado com a 
dissociação do NaH2PO4, que formará H+, resultando 
em H2O (H+ + OH-). 
 As desvantagens desse tampão são: 
• Concentração dos componentes do sistema 
tampão são baixos → 8% da concentração do 
bicarbonato 
 
 As vantagens são: 
• Fosfato geralmente fica muito concentrado nos 
líquidos tubulares dos rins 
• O líquido tubular dos rins é mais ácido, o que 
aproxima do pK de 6,8 
• pK de 6,8 → mais próximo do pH normal de 7,4 
dos líquidos extracelulares 
• O fosfato está mais concentrado nos líquidos 
intracelulares, o que permite um efeito 
tamponante  
 
 Sistema tampão das proteínas 
 As proteínas estão entre os tampões mais 
abundantes no corpo devido às suas concentrações 
elevadas, especialmente no interior das células. 
 Apesar das proteínas estarem mais concentrados 
nos líquidos intracelulares, alguns elementos 
importantes na regulação ácido-base, como o CO2, 
podem se difundir pelas membranas celulares 
facilmente. Assim, variações do sistema tampão do 
bicarbonato do líquido extracelular vão causar 
reações no líquido intracelular também. Logo, os 
tampões proteicos presentes nas células também 
podem ajudar a retardar o efeito do  do pH ou  
dele. 
 Com relação às hemácias, a hemoglobina é um 
tampão de extrema importância: 
 
SISTEMA RESPIRATÓRIO NO EQUILÍBRIO ÁCIDO-
BASE 
 Esse sistema é de extrema importância, pois o 
aumento da ventilação elimina o CO2 do líquido 
extracelular, o que reduz a concentração de H+. Em 
contrapartida, uma  ventilação  H+. 
 
Gráficos da ventilação pulmonar e o feedback 
respiratório 
 Se a formação metabólica de CO2 permanecer 
constante, o único fator que pode alterar a pressão 
parcial de gás carbônico no líquido extracelular 
(pCO2) é a ventilação alveolar. 
 Quanto  a ventilação,  a pCO2 e, assim,  
[H+]. O inverso também é verdade. Dessa forma, 
montamos o gráfico de alteração do pH nos líquidos 
corporais x ventilação alveolar. 
 
 É interessante também ressaltar que a  [H+] no 
organismo também vai causar uma mudança na 
ventilação alveolar, sendo que um  do pH para 7,0 
vai multiplicar a respiração em até 4 a 5x, como 
mostrado no próximo gráfico: 
 
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 Sendo assim, tem-se a formação de um feedback 
negativo, representado no esquema a seguir: 
 
 
CONTROLE RENAL DO EQUILÍBRIO ÁCIDO BASE 
 Os rins podem controlar o equilíbrio ácido-base 
ao excretar urina ácida ou básica. O mecanismo pelo 
qual ocorre isso é que o rim tem a capacidade de 
excretar mais H+ ou HCO3- de acordo com a 
necessidade do organismo, regulando esses dois 
componentes fundamentais do equilíbrio ácido-
base. 
 O organismo produz cerca de 80 mEq de ácidos 
não voláteis (ácidos que não são o ácido carbônico) 
e, logo, não podem ser eliminados pelos pulmões. 
Então, o rim necessita eliminá-los ao mesmo tempo 
em que reabsorve quase todo o bicarbonato filtrado. 
 
Secreção de H+ e reabsorção de HCO3- 
 A reabsorção de HCO3 só ocorre se houver H+ no 
líquido tubular para se ligar ao bicarbonato e formar 
o H2CO3, o qual é, por conseguinte, dissociado em 
H2O e CO2 e reabsorvido pelos túbulos renais. Dessa 
forma, o rim, para reabsorver o bicarbonato, 
necessita excretar a mesma quantidade de H+ no 
meio tubular. 
 A secreção de íons hidrogênio e a reabsorção de 
HCO3− ocorrem praticamente em todas as partes dos 
túbulos (80 a 90% nos túbulos proximais), exceto nas 
porções finas descendentes e ascendentes da alça 
de Henle.Ver figura abaixo, que demonstra as 
diferenças entre os seguimentos renais na 
reabsorção do bicarbonato. 
 
 
 Então, o processo de secreção dos H+ e 
reabsorção do bicarbonato ocorre pelas seguintes 
etapas: 
1. O CO2 se difunde para as células tubulares e, sob 
ação da enzima anidrase carbônica, combina-se 
com a água para formar o ácido carbônico 
2. Ocorre a formação de H+ e HCO-3 
3. O H+ é excretado pelo cotransportador sódio-
hidrogênio 
4. O HCO3- formado dentro da célula é movido para 
o líquido intersticial renal pelo cotransporte Na-
HCO3 (no túbulo proximal) e troca Cl-HCO3 (no 
restante dos túbulos renais) e drenado pelos 
capilares peritubulares 
5. O H+ e o HCO3- dentro dos túbulos formam o 
ácido carbônico, que, por sua vez, se dissocia em 
H2O e CO2, produtos que conseguem se difundir 
para fora das células tubulares 
 
 Sendo assim, entende-se o mecanismo de 
regulação ácido-base renal, em que, quando ocorre 
excesso de HCO3− em relação ao H+ na urina, como 
acontece na alcalose metabólica, o excesso de 
HCO3− que não pôde ser reabsorvido permanece, 
portanto, nos túbulos e é excretado. Já na acidose, 
ocorre excesso de H+ em relação a HCO3−, causando 
reabsorção completa de HCO3−; o H+ em excesso 
passa para a urina, em combinação aos tampões 
urinários, particularmente o fosfato e a amônia, sendo 
posteriormente excretado como sal. 
 Uma outra maneira de excretar o H+, que ocorre 
no final dos túbulos distais e prosseguindo pelo 
restante do sistema tubular, é o por transporte ativo 
primário, em que o hidrogênio é secretado por meio 
de uma ATPase transportadora de hidrogênio e um 
transportador hidrogênio-potássio-ATPase. Esse tipo 
de secreção ocorre em células especiais, 
denominadas células intercaladas tipo A. Muito 
embora a secreção de H+ no túbulo distal posterior 
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e nos túbulos coletores represente apenas 5% do 
total de H+ secretado, esse mecanismo é importante 
na formação de urina muito ácida. 
 
 
Combinação do excesso de H+ com tampões fosfato 
e amônia 
 O mínimo de pH que a urina pode chegar é cerca 
de 4,5 (concentração de H+ máxima de 0,03 mEq/L). 
Então, em um momento de acidose em que há um 
excesso de H+ nos túbulos renais (maior que 0,03 
mEq/L), ocorre o tamponamento dessa H+ por 
tampões fosfato e amônia presentes nos túbulos. 
Assim, o H+ em excesso consegue ser excretado sem 
acidificar demais o meio. 
 
 Tampão fosfato 
 O tampão fosfato tem grande eficiência nesse 
processo pois ele está em  concentração no meio 
tubular e apresenta pK de 6,8, que é o pH normal da 
urina. Após a união dos H+ às bases HPO4-2 para 
formar H2PO4-2, o composto final pode se combinar a 
um sódio para formar um sal. 
 
OBS! Existe diferença importante entre essa 
sequência de excreção de H+ e a discutida antes. 
Neste caso, o HCO3− que é gerado na célula tubular 
e entra no sangue peritubular representa ganho 
efetivo de HCO3− pelo sangue, em vez de 
simplesmente ser reposição do HCO3− filtrado. 
Portanto, sempre que um H+ secretado no lúmen 
tubular se combinar com tampão que não o HCO3−, 
o efeito líquido é a adição de novo HCO3− ao sangue. 
Esse processo demonstra um dos mecanismos pelos 
quais os rins são capazes de recompor as reservas de 
HCO3− do líquido extracelular. 
 
 Tampão amônia 
 O tampão amônia é ainda mais importante que 
o fosfato devido à elevada concentração de amônia 
na urina. 
 O íon amônio (NH4+) é sintetizado a partir da 
glutamina, pelos seguintes processos 
1. A glutamina é sintetizada a partir do metabolismo 
hepático dos aminoácidos 
2. Ela é transportada para os rins e interiorizada pelas 
células epiteliais dos túbulos proximais, do 
segmento ascendente espesso da alça de Henle e 
dos túbulos distais; 
3. Dentro dessas células, a glutamina sofre uma série 
de reações que forma 2NH4+ e 2HCO3-. 
4. O íon amônio é secretado no lúmen tubular por 
cotransporte com o sódio e o bicarbonato é 
transportado pela membrana basolateral para o 
líquido intersticial. Nesse caso, então, temos o 
ganho sólido de dois bicarbonatos ao organismo. 
 
 Nos túbulos coletores, a adição de NH4+ ao 
líquido tubular ocorre por mecanismo diferente. 
Aqui, o H+ é secretado pela membrana tubular para 
o lúmen, onde se combina com NH3 para formar NH4+ 
que é excretado. Os ductos coletores são permeáveis 
ao NH3, que consegue se difundir facilmente para o 
lúmen tubular. Entretanto, a membrana luminal dessa 
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parte dos túbulos é bem menos permeável ao NH4+; 
por conseguinte, uma vez o H+ tenha reagido com 
NH3 para formar NH4+, o NH4+ fica no lúmen e é 
eliminado na urina. 
 
 Nessa situação anterior, também há um ganho 
efetivo de 1HCO3- pela síntese do H+ a partir do 
H2CO3. 
 Um dos fatores mais importantes do tampão da 
amônia é que ele pode estar sujeito ao controle 
fisiológico. Logo, em uma situação de acidose, o 
metabolismo renal da glutamina é aumentado, 
aumentando, portanto, a formação de HCO3- nos 
rins, equilibrando a acidose. 
 
OBS! Sob condições normais, a quantidade de H+ 
eliminada pelo sistema tampão amônia é 
responsável por cerca de 50% do ácido excretado e 
50% do novo HCO3− gerado pelos rins.