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Regulação ácido-base

Por

James L. Lewis, III

, MD,

  • Attending Physician
  • Brookwood Baptist Health and Saint Vincent’s Ascension Health, Birmingham

Última modificação do conteúdo mar 2018
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Os processos metabólicos produzem continuamente ácidos e, em menor grau, bases. O íon hidrogênio (H+) é especialmente reativo; pode se ligar a proteínas com cargas negativas e, em altas concentrações, alterar sua carga total, configuração e função. Para manter a função celular, o corpo possui mecanismos elaborados que mantêm a concentração sanguínea de H+ dentro de limites estreitos — tipicamente, 37 a 43 nmol/L [pH 7,43 a 7,37, em que pH =log (H+)]; idealmente, 40 nmol/L (pH = 7,40). Distúrbios desses mecanismos podem ter consequências graves.

O equilíbrio ácido-base está intimamente ligado ao metabolismo de líquidos e equilíbrio de eletrólitos; distúrbios em um desses sistemas geralmente afetam os outros.

Fisiologia ácido-base

A maioria dos ácidos vem de

  • Metabolismo de carboidratos e gorduras

O metabolismo de carboidratos e gorduras gera 15.000 a 20.000 mmol de dióxido de carbono (CO2) diariamente. O CO2 por não é ácido em si, mas diante de algum membro da família das enzimas anidrase carbônica, o CO2 liga-se à água (H2O) no sangue criando o ácido carbônico (H2CO3), que se dissocia em íons de hidrogênio (H+) e bicarbonato (HCO3). O H+ liga-se à hemoglobina nos eritrócitos e é liberado na oxigenação nos alvéolos, momento em que reação anterior é revertida por outra forma de anidrase carbônica, criando água (H2O), que é secretada pelos rins, e CO2, que é exalado em cada respiração.

Quantidades menores de ácidos orgânicos derivam de:

  • Metabolismo incompleto de glicose e ácidos graxos em ácido lático e cetoácidos

  • Metabolismo de aminoácidos contendo enxofre (cisteína e metionina) em ácido sulfúrico

  • Metabolismo de aminoácidos catiônicos ( arginina, lisina)

  • Hidrólise dos fosfatos alimentares

Essa carga de ácidos “fixa” ou “metabólica” não pode ser exalada e, portanto, precisa ser neutralizada ou excretada pelo rins.

A maioria das bases provém do metabolismo de aminoácidos aniônicos (glutamato e aspartato) e da oxidação e do consumo de ânions orgânicos como lactato e citrato, que produzem HCO3.

Equilíbrio ácido-base

O equilíbrio ácido-base é mantido por meio de tamponamento químico e por atividade pulmonar e renal.

Tamponamento químico

Os tampões químicos são soluções que resistem a alterações de pH. Tampões intra e extracelulares fornecem uma resposta imediata a distúrbios ácido-base. Os ossos também desempenham um papel importante, especialmente nas cargas ácidas.

Um tampão é feito de um ácido fraco e sua base conjugada. A base conjugada pode aceitar H+ e o ácido fraco pode ceder o íon, minimizando assim as alterações das concentrações de H+ livres. Um sistema tampão funciona melhor para minimizar alterações no pH perto de sua constante de equilíbrio (pKa); assim, embora haja potencialmente muitos pares tampão no organismo, somente alguns são fisiologicamente relevantes.

As relações entre o pH de um sistema tampão e a concentração de seus componentes são descritas pela equação de Henderson-Hasselbalch:

equation

onde pKa é a constante de dissociação do ácido fraco

O sistema de tamponamento fisiológico mais importante é o sistema HCO3/CO2, descrito pela equação:

equation

Aumento de H+ desloca a equação para a direita e gera CO2.

Esse importante sistema de tamponamento é bem regulado; as concentrações de CO2 podem ser precisamente controladas pela ventilação alveolar e as concentrações do H+ e do HCO3 podem ser precisamente reguladas pela excreção renal.

A relação entre pH, HCO3 e CO2 no sistema como descrita pela equação de Henderson-Hasselbalch, portanto, é:

equation

Ou de maneira semelhante, pela equação de Kassirer-Bleich, derivada da equação de Henderson-Hasselbalch:

equation

NOTA: para converter o pH arterial em [H+] utilizar:

equation

ou

equation

As duas equações ilustram que o equilíbrio ácido-base depende da relação entre Pco2 e HCO3 e não do valor absoluto de cada um deles isoladamente. Com essas fórmulas, qualquer uma das 2 variáveis pode ser utilizada para calcular a terceira.

Outros tamponamentos fisiológicos importantes são os fosfatos intracelulares orgânicos e inorgânicos e as proteínas, inclusive a hemoglobina dos eritrócitos. Os fosfatos extracelulares e as proteínas plasmáticas são menos significativos. Os ossos tornam-se tampões relevantes após o consumo de uma carga ácida. Inicialmente, os ossos liberam bicarbonato de sódio (NaHCO3) e bicarbonato de cálcio (Ca (HCO3)2) na troca por H+. Com cargas ácidas prolongadas, os ossos liberam carbonato de cálcio (CaCO3) e fosfato de cálcio (CaPO4). A acidemia de longa duração, consequentemente, contribui para a desmineralização óssea e a osteoporose.

Regulação do pH pulmonar

As concentrações de CO2 são finamente reguladas por alterações do volume corrente e da frequência respiratória (ventilação minuto). A diminuição do pH é detectada por quimiorreceptores arteriais e causa aumento do volume corrente ou da frequência respiratória; CO2 é exalado e o pH do sangue se eleva. Em contraste com o tamponamento químico, que é imediato, a regulação pulmonar ocorre em minutos a horas. Tem eficiência de cerca de 50 a 75% e não normaliza completamente o pH.

Regulação do pH renal

Os rins controlam o pH ajustando a quantidade de HCO3 que é excretada ou reabsorvida. A reabsorção de HCO3 é equivalente a excretar H+ livre. As alterações na manipulação ácido-base renal ocorrem horas a dias após as alterações do estado ácido-base.

Todo o HCO3 no soro é filtrado à medida que atravessa o glomérulo. A reabsorção de HCO3 ocorre, principalmente, no túbulo proximal e, em menor grau, no túbulo coletor. O H2O dentro das células tubulares distais se dissocia em H+ e OH; na presença da anidrase carbônica, o OH se combina ao CO2 para formar HCO3, que é transportado de volta para os capilares peritubulares, ao passo que o H+ é secretado no lúmen tubular e se une ao HCO3 filtrado livremente, para formar CO2 e H2O, que também são reabsorvidos. Assim, os íons de HCO3 reabsorvidos de modo distal são gerados de novo e não são os mesmos que foram filtrados.

As diminuições no volume circulante efetivo (como ocorre no tratamento com diuréticos) aumentam a reabsorção de HCO3, ao passo que elevações do PTH em resposta à carga ácida diminuem a reabsorção de HCO3. Além disso, o aumento da PCO2 leva a maior reabsorção de HCO3, enquanto a depleção do íon cloro (Cl) (tipicamente por causa da depleção de volume) leva ao aumento da reabsorção do íon de sódio (Na+) e da geração de HCO3 no túbulo proximal.

Ácido é excretado ativamente nos túbulos proximais e distais, onde se combina com tampões urinários — primariamente fosfato (HPO4−2) livre filtrado, creatinina, ácido úrico e amônia — para ser transportado para fora do corpo. O sistema tampão de amônia é especialmente importante em razão de outros tampões serem filtrados em concentrações fixas e poderem ser depletados por grandes cargas ácidas; por outro lado, as células tubulares regulam ativamente a produção de amônia em resposta a alterações na carga ácida. O pH arterial é o principal determinante da secreção ácida, mas a excreção também é influenciada pelos níveis de potássio (K+), Cl e aldosterona. A concentração de K+ intracelular e a secreção de H+ estão reciprocamente relacionadas; a depleção de K+ causa aumento da secreção de H+ e, assim, alcalose metabólica.

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