Fisiologia do Equilíbrio Ácido-Base - Prof. Da Penha, Resumos de Anatomia

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Fisiologia do

Equilíbrio

Ácido-Base

SUMÁRIO

• 1. Introdução ao pH e Equilíbrio Ácido-Base
• 2. O que é pH e o que interfere nele?
• 3. Sistemas de Compensação.........................................................................................
  • 3.1. Sistema Tampão
  • 3.2. Sistema Respiratório
  • 3.3. Sistema de Compensação Renal
  • 3.4. Fatores Regulatórios
• 4. Conclusão
• Referências

2. O QUE É PH E O QUE INTERFERE NELE?

O pH é uma medida que expressa a concentração de íons hidrogênio [H⁺] em uma solução. Ele é definido como o logaritmo negativo da concentração de íons de hidrogênio. Em termos simples, o pH indica o nível de acidez ou alcalinidade de uma solução.

Gráfico de equilíbrio de pH

Potencial de hidrogênio

Carga

Bateria Ácido

Ácido clorídrico no estômago

Suco de tomate Chuva ácida O corpo humano não pode sustentar a vida Células cancerígenas começam a se formar

Água potável Café preto

Grande Lago Salgado Leite de magnésia Urina Saliva

Solução de amônia

Água pura Água com sabão

Água do mar Água sanitária

Bicarbonato de sódio Limpador de ralo

Sintomas da doença começam

pH sanguíneo ideal para humanos

Toranja Refrigerante de suco de laranja

Suco de limão Ácido gástrico vinagre

Ácido Alcalino

Carga

Neutro

Sangue saudável

Figura 2. Soluções e seus respectivos níveis de pH. Fonte: Fouad A. Saad/Shutterstock.com

O pH adequado é essencial para o funcionamento de processos celulares, teci- duais e orgânicos no corpo humano. No organismo, o pH normal do sangue arterial fica entre 7,35 e 7,45. Se o pH cai abaixo de 7,35, teremos uma acidose, e se ultra- passar 7,45, teremos uma alcalose. Essas variações de pH podem ser ocasionadas por diversos fatores, como, por exemplo, a produção de dióxido de carbono (CO2) pelo metabolismo celular. O CO2 pode se combinar com a água para formar ácido

carbônico, o que diminui o pH, levando à acidose. A ingestão de alimentos e medica- mentos também pode afetar o pH corporal. Além disso, a excreção ou absorção de hidrogênio ou bicarbonato (HCO3⁻) pelos rins e a eliminação de CO2 pelos pulmões ajudam a manter o equilíbrio ácido-base no organismo. A relação entre pH, pCO2 e o HCO3⁻ é fundamental na compreensão da regula- ção ácido-base. A concentração de H⁺ é diretamente proporcional ao pCO2, o que significa que níveis elevados de pCO2 resultam em diminuição do pH, indicando acidose. Por outro lado, a concentração de H⁺ é inversamente proporcional ao HCO3⁻, portanto, níveis elevados de HCO3⁻ resultam em aumento do pH, indicando alcalose. Portanto, o HCO3⁻ é considerado uma referência de base na avaliação do equilíbrio ácido-base.

↑ [H⁺] : ↑ pCO2 : ↓ HCO3 : ↓ pH ⇒ acidose ↓ [H⁺] : ↓ pCO2 : ↑ HCO3 : ↑ pH ⇒ alcalose

Os principais órgãos responsáveis pela regulação do pH no corpo humano são os pulmões e os rins. Os pulmões desempenham um papel crucial na regulação imediata do pH através da respiração, enquanto os rins assumem a responsabilidade pela regulação a longo prazo e estão envolvidos no sistema tampão de bicarbonato, que é uma parte vital do mecanismo de regulação do pH. Esse sistema consiste na capacidade de certas substâncias, como o HCO3⁻, de neutralizar ácidos ou bases, mantendo o pH dentro de um intervalo saudável. Essa capacidade é facilitada pela enzima anidrase carbônica.

H HCO 3 (^) H CO 2 (^) 3 H O 2 CO 2

• (^) + −   +

Lado metabólico Lado respiratório

O lado metabólico é controlado pelos rins e envolve reações que podem produzir ácidos ou bases. Quando há excesso de H⁺ ou escassez de HCO3⁻, ocorre acidose metabólica. Por outro lado, se há escassez de H⁺ ou excesso de HCO3⁻, ocorre alcalose metabólica. Já o lado respiratório é controlado pelos pulmões e envolve o CO2. Quando há uma retenção excessiva de CO2 devido à hipoventilação, ocorre acidose respiratória. Em contrapartida, se há uma eliminação excessiva de CO devido à hiperventilação, ocorre alcalose respiratória.

3.1. Sistema Tampão O sistema tampão é o mecanismo mais imediato de compensação. Ele atua tanto no líquido extracelular (LEC) quanto no intracelular (LIC), neutralizando mudanças repentinas no pH. Os sistemas tampão consistem em um par conjugado de uma base fraca e seu ácido conjugado, que podem absorver ou liberar íons de H⁺ para manter o pH dentro de uma faixa normal. Essa ação é instantânea e ocorre em questão de segundos. No LEC, o sistema tampão compensa aumentando ou diminuindo as concentra- ções dos componentes para tamponar algum desequilíbrio. Quando há um aumento na concentração de H⁺, o sistema tampão age rapidamente para tamponar esse excesso. No lado metabólico, o excesso de H⁺ se conjuga com HCO3⁻, formando ácido carbônico (H2CO3), que, por sua vez, se dissocia em CO2 e H2O. Da mesma forma, se houver um excesso de HCO3⁻, o H⁺ se liga a ele. No lado respiratório, quando há uma elevação na concentração de CO2, este se une ao H2O, formando ácido carbônico. Já no LIC, o sistema tampão age de maneira diferente, envolvendo o transporte de potássio, que está presente dentro das células e é eliminado em resposta à con- centração de H⁺ fora das células. Isto é, se a concentração de H⁺ estiver alta fora da célula, o potássio sai para que o H⁺ em excesso entre, mantendo o equilíbrio. Uma analogia útil para entender o sistema tampão é considerá-lo como um “apagador de incêndios”, visto que esse sistema age rapidamente para neutralizar desequilíbrios no pH. No entanto, assim como um apagador de incêndios pode fi- car sem água a longo prazo, o sistema tampão pode saturar eventualmente, pois o componente que está equilibrando é consumido. Portanto, o sistema tampão não é capaz de manter o equilíbrio a longo prazo.

3.2. Sistema Respiratório O sistema respiratório também desempenha um papel vital na regulação do equi- líbrio ácido-base no corpo humano. Um importante mecanismo de compensação é o ajuste do centro respiratório, que ocorre em minutos e envolve quimiorreceptores localizados no tronco cerebral, corpos carotídeos e aórticos. Esses quimiorrecep- tores desempenham um papel fundamental na regulação da ventilação pulmonar através da detecção de mudanças na concentração de CO2 e no pH e do ajuste da ventilação para compensar qualquer desequilíbrio. Se houver excesso de CO2 ou acidose, os quimiorreceptores sinalizam para aumentar a ventilação (hiperventila- ção). Por outro lado, se houver alcalose ou diminuição da concentração de CO2, os quimiorreceptores sinalizam para reduzir a ventilação (hipoventilação).

Portanto, o sistema respiratório pode compensar alterações no pH sanguíneo ajustando a taxa e a profundidade da respiração. A hiperventilação, caracterizada por taquipneia, permite a excreção de CO2, aumentando o pH quando o organismo está acidótico, um fenômeno conhecido como respiração de Kussmaul. Por outro lado, a hipoventilação retém CO2, diminuindo o pH quando o organismo está alcalótico.

Figura 4. Equilíbrio do pH a partir do ajuste do centro respiratório. Fonte: Acervo Sanar.

No TCP, outro mecanismo envolvido na regulação ácido-base é o metabolismo da glutamina, conhecido como amoniagênese, na qual a glutamina é convertida em amônia (NH3) e ácido glutâmico. A amônia, uma base fraca, é capturada pela célula tubular e rapidamente se combina com um íon hidrogênio H⁺ para formar íons amônio (NH4⁺). Esses íons são então excretados na urina, ajudando a elimi- nar o excesso de íons hidrogênio em uma situação de acidose. Por outro lado, o ácido glutâmico resultante da metabolização da glutamina é convertido em ácido alfa-cetoglutarato, também conhecido como 2-oxoglutarato. Esse ácido é um ânion divalente que pode se dissociar com bicarbonato, que são então absorvidos pela membrana basolateral das células tubulares e retornam à circulação sanguínea, auxiliando na correção da acidose ao aumentar a concentração de bicarbonato no plasma. Portanto, em situações de acidose, o mecanismo de amoniagênese no TCP é estimulado. No túbulo coletor, existem duas principais populações celulares envolvidas na regulação ácido-base: as células principais e as células intercaladas. As células principais são responsáveis pela absorção de sódio e excreção de potássio, en- quanto as células intercaladas estão mais diretamente envolvidas na regulação do pH. As células intercaladas α estão envolvidas principalmente na secreção de H⁺ na luz tubular, enquanto as células intercaladas β estão envolvidas na secreção de HCO3⁻. Assim, em situações de acidose, as células intercaladas α secretam H⁺, que se combina com fosfato para ser excretado na urina. Isso permite que o bicarbonato seja absorvido independentemente do H⁺, ajudando a elevar o pH sanguíneo. Por outro lado, em situações de alcalose, as células intercaladas β secretam HCO3⁻ na luz tubular, auxiliando na excreção de bicarbonato e na redução do pH sanguíneo.

3.4. Fatores Regulatórios Os fatores regulatórios desempenham um papel significativo na regulação do equilíbrio ácido-base pelos rins. Entre esses fatores, destacam-se os hormônios, o volume corporal e o balanço do potássio. Os hormônios, como o cortisol e a endotelina, desempenham um papel impor- tante na regulação ácido-base renal. Ambos estimulam o simporte Na-H-ATPase no TCP e o transporte de Na-HCO3, que são estimuladores da secreção ácida. Isso significa que esses hormônios promovem a eliminação de íons hidrogênio H⁺ pelos rins, auxiliando na regulação do pH sanguíneo. O volume corporal também influencia diretamente a regulação ácido-base renal. Em situações de hipovolemia, o sistema renina-angiotensina-aldosterona é ativa- do. A angiotensina II também estimula o simporte Na-H-ATPase e o transporte de bicarbonato Na-HCO3 nos túbulos renais, resultando na reabsorção de Na⁺ e na secreção de H⁺.

O balanço do potássio também desempenha um papel importante na regulação ácido-base renal. Nas células beta intercaladas dos rins, a bomba K-H-ATPase é res- ponsável pela secreção de K⁺ e pela reabsorção de H⁺. Em situações de hipercalemia, onde há um aumento nos níveis de potássio no sangue, ocorre a secreção de K⁺ e a retenção de H⁺, levando à acidose. Por outro lado, em situações de hipocalemia, onde há uma redução nos níveis de potássio no sangue, ocorre a retenção de K⁺ e a secreção de H⁺, contribuindo para a alcalose.

4. CONCLUSÃO

Entender o equilíbrio ácido-base é fundamental para diagnóstico e tratamento de di- versas condições clínicas. A habilidade de identificar e corrigir desequilíbrios ácido-base pode ser decisiva na prática médica, especialmente em situações críticas.

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