Equilíbrio Ácido-Básico e Acidificação Urinária

EQÚILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO E
ACIFICAÇÃO URINÁRIA
Profa. Dra. Monica Akemi Sato
Introdução
• Homeostasia: constância do meio interno
Claude Bernard
• Parâmetros fisiológicos constantes: temperatura, volume, pressão, concentração, acidez
• Quebra da homeostasia
doença
morte
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS
MEIOS INTRA E EXTRACELULAR
0,00004 mEq/L
O que é pH?
[H+] nos líquidos corporais é baixa.
Sangue arterial: [H+] = 0,00004 mEq/L
(Ex. [Na+]= 142 mEq/L).
Por isso, [H+] é expressa em escala logarítmica:
pH = -log [H+]
pH = -log [0,00000004 Eq/L]
pH = 7,4
Medida da acidez de uma solução
Conceito de pH
pH = - log [H+]
EscalaS de concentração e pH
1
100
ÁCIDO
7
10-7 M
BÁSICO
14
10-14 M
Qual a importância da manutenção do pH ???
CONFORMAÇÃO DE PROTEÍNAS
Alteração de pH desnatura a proteína
perda da função
Variações do pH (Sangue arterial)
• Normal: 7,35 a 7,45
• Acidemia: 7,35
• Alcalemia: 7,45
• Faixa compatível com a vida: 6,8 a 8,0.
Concentração de H+ nos líquidos
corporais
Conc. H+ (mEq/L)
Líq. Extracel.
Sg. Arterial
4,0 X 10-5
Sg. Venoso
4,5 X 10-5
Líq. Intersticial 4,5 X 10-5
Líq. Intracel.
Urina
HCl gástrico
1X10-3 a 4X10-5
3X10-2 a 1X10-5
160
pH
7,40
7,35
7,35
6,0 a 7,4
4,5 a 8,0
0,8
O QUE É EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO???
Manutenção da concentração normal
de íons H+ nos líquidos corporais
Regulação do
EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
1) Utilização de tampões nos líquidos extra e
intracelular;
2) Mecanismos respiratórios (eliminação de CO2);
3) Mecanismos renais (reabsorção de bicarbonato e
secreção de íons H+).
PRINCÍPIOS DO TAMPONAMENTO
TAMPÃO
- Mistura de um ácido fraco com sua base conjugada ou
base fraca com seu ácido conjugado;
- Fisiologicamente: tem a função de possibilitar a
manutenção do pH do meio.
O QUE É SÃO ÁCIDOS?
SEGUNDO BRÖNSTED & LOWRY
Espécies químicas que liberam H+
HCl
aq
H+ + Cl-
O QUE É SÃO BASES?
SEGUNDO BRÖNSTED & LOWRY
Espécies químicas que recebem H+
HCO3- + H+
aq
H2CO3
Regulação do
EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
1) Tamponamento do H+ no LIC e LEC
2) Compensação respiratória
3) Compensação renal
Minutos
a horas
horas ou dias
PRODUÇÃO DE ÁCIDOS NO ORGANISMO
• pH do sangue arterial é ligeiramente alcalino
(7,4) apesar da grande produção de ácidos
diariamente.
• 2 tipos de produção de ácidos:
- Voláteis (a partir do CO2);
- Não-voláteis (ou fixos).
ÁCIDOS VOLÁTEIS
AC
CO2 + H2O
H2CO3
H+
+ HCO3
-
ÁCIDOS NÃO-VOLÁTEIS (FIXOS)
A partir do catabolismo de proteínas e fosfolipídeos
40 a 60 nmol/dia de ácidos fixos
Ácidos não-voláteis (fixos)
1) proteínas com aa sulfurados (metionina, cisteína) geram
ác. sulfúrico após metabolização;
2) Fosfolípídeos produzem ác. fosfórico;
3) Estados fisiopatológicos: ác. acetoacético (pacientes
diabéticos não tratados);
4) Exercício extenuante ou qdo tecidos estão em hipóxia ác. lático;
5) Medicamentos: ácidos salicílico (a partir do ac.
acetilsalicílico = aspirina);
6) Ingestão de metanol
ác. fórmico.
EQUAÇÃO DE
HENDERSSON-HASSELBACH
pH = pK + log [A-]/ [HA]
É usada para calcular o pH de uma solução
tamponada.
pK= valor de pH em que haverá 50% de formas
ionizadas e 50% de formas não-ionizadas numa
solução
Mapa ácido-base
• A equação de Hendersson-Hasselbach
pode ser representada em um mapa
ácido-básico (relações entre PCO2,
concentração de HCO3- e pH).
• Linhas isoídricas: representam a mesma
[H+] ou mesmo pH. Fornecem todas as
combinações de PCO2 e de HCO3- que
geram o mesmo pH.
Mapa
ácidobase
Regulação do
EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
1) Tamponamento do H+ no LIC e LEC
2) Compensação respiratória
3) Compensação renal
Minutos
a horas
horas ou dias
REGULAÇÃO PELOS TAMPÕES
DO LIC E LEC
TAMPÕES DO LEC
1) Tampão bicarbonato
2) Tampão fosfato
TAMPÕES DO LIC
1) Fosfatos Orgânicos (ATP, ADP, AMP, glicose-1fosfato; 2,3-bifosfoglicerato): H+ é tamponado pela
porção fosfato.
2) Proteínas: hemoglobina
TAMPÃO BICARBONATO (LEC)
• É o mais importante do LEC;
• Primeira linha de defesa qdo ocorre ganho ou
perda de H+.
• Motivos:
1) [HCO3-] é bem alta = 24 mEq/L;
2) pK do tampão aproxima-se do pH do LEC;
3) CO2 (forma ácida do tampão é volátil e pode
ser expirado dos pulmões).
CO2 + H2O
AC
H2CO3
H+ + HCO3-
TAMPÃO BICARBONATO (LEC)
• 99,9% do bicarbonato filtrado é reabsorvido:
TFG = 180 L/dia
[HCO3-] = 24 mEq/L
Carga filtrada
180 L/dia X 24 mEq/L
4320 mEq (dia)
Taxa de excreção de HCO3- = 2 mEq (dia)
Taxa de reabsorção de HCO3- = 4318 mEq (dia)
TAMPÃO FOSFATO (LEC)
pK tampão bicarbonato = 6,1
pK do tampão fosfato = 6,8 (mais próximo do pH do sangue)
• Portanto, tampão fosfato deveria ser mais importante do que
o tampão bicarbonato.
• Porém:
[tampão bicarbonato] é > [tampão fosfato]
24 mmol/L
2 mmol/L
H+ + HPO4=
H2PO4-
E forma ácida do tampão bicarbonato é eliminado mais facilmente pelos
pulmões como CO2.
TAMPÕES DO LIC
• Para utilizar os tampões intracelulares
num distúrbio ácido básico, H+ tem de
entrar na célula.
• Ex: distúrbios ácido-base respiratórios
Excesso de CO2 adentra nas células,
gerando H+ que será tamponado.
TAMPÕES DO LIC
• Proteínas
• Contém grupamentos ácidos ou básicos
(-COOH, -COO- ou NH3+/-NH2).
Ex: hemoglobina
(pK oxiemoglobina = 6,7 e pK da desoxiemoglobina = 7,9).
H+ + Hb
HHb
TAMPÕES DO LIC (Hb)
TAMPÕES DO LIC
• Fosfatos orgânicos
- (ATP, ADP, AMP, glicose-1-fosfato; 2,3bifosfoglicerato): H+ é tamponado pela porção
fosfato.
- pK dos fosfatos orgânicos = 6,0 a 7,5
(fisiologicamente eficaz).
REGULAÇÃO RESPIRATÓRIA
Regulação dos íons H+ nos
líquidos corporais:
Centro respiratório
• Durante:
• Diminuição da ventilação alveolar
• Aumento da ventilação alveolar
REGULAÇÃO RESPIRATÓRIA
CO2 + H20
H2CO3
REGULAÇÃO RENAL
Metabolismo de proteínas
80 mEq de ácidos não –voláteis (não são
como o H2CO3- eliminado pelos pulmões)
Portanto requerem excreção renal
CONTROLE RENAL DO
EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
* Os rins controlam o equilíbrio ácido-básico ao excretar urina
ácida ou básica;
* Os rins controlam a [H+] do LEC através de 4 mecanismos
fundamentais:
1) Secreção de H+;
2) Reabsorção de HCO3- filtrado;
3) Secreção de HCO3-;
4) Excreção de H+ e Produção de novo HCO3-.
FILTRAÇÃO, REABSORÇÃO E SECREÇÃO
Para a veia renal
CONTROLE RENAL DO
EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
1) Secreção de H+;
2) Reabsorção de HCO3- filtrado;
3) Secreção de HCO3-;
4) Excreção de H+ e Produção de novo
HCO3-.
SECREÇÃO DE HIDROGÊNIO
•Os íons Hidrogênio são secretados por transporte ativo
secundário nos segmentos tubulares
SECREÇÃO DE HIDROGÊNIO
•Os íons Hidrogênio são secretados por transporte ativo primário
(células intercaladas α) nos túbulos distais e coletores.
CONTROLE RENAL DO
EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
1) Secreção de H+;
2) Reabsorção de HCO3- filtrado;
3) Secreção de HCO3-;
4) Excreção de H+ e Produção de novo
HCO3-
LOCAIS DE REABSORÇÃO DE BIC
REABSORÇÃO DE BICARBONATO
(O BIC filtrado pelos glomérulos não pode ser reabsorvido diretamente)
BIC filtrado
nos
glomérulos
BIC
reabsorvido
para o sangue
REABSORÇÃO DE BICARBONATO
O BIC passa pela membrana basolateral por dois mecanismos:
1.Co-transporte Na+/BIC
2. Troca de Cl-/BIC
CONTROLE RENAL DO
EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
1) Secreção de H+;
2) Reabsorção de HCO3- filtrado;
3) Secreção de HCO3-;
4) Excreção de H+ e Produção de novo
HCO3-.
SECREÇÃO DE BICARBONATO
(Célula intercalada β – durante alcalose metabólica)
CONTROLE RENAL DO
EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
1) Secreção de H+;
2) Reabsorção de HCO3- filtrado;
3) Secreção de HCO3-;
4) Excreção de H+ e Produção de novo
HCO3-.
O excesso de H+ no líquido tubular combina-se com
tampões Fosfato e Amônia resultando em novos HCO3-
+
H
EXCREÇÃO DE FIXO NA FORMA
DE ÁCIDO TITULÁVEL
Ácido titulável é o H+ excretado com
os tampões urinários (tampão
amônia e tampão fosfato).
Tampão amônia
EXCREÇÃO DE H+ SOB FORMA DE NH4+
Qdo pH urinário diminui, aumenta a excreção de NH4+.
FORMAÇÃO DE NOVO HCO3-
Sistema Tampão Fosfato transporta o excesso de H+
para a urina e HCO3- é reabsorvido
FORMAÇÃO DE HCO3-
Geração de 2 novos HCO3- pelo Sistema Tampão-Amônia
Comparação entre excreção de H+
como ácido titulável e como NH4+
Condição
Produção total
de H+ fixo
Excreção de H+
como ác titulável
Excreção de H+
como NH4+
(mEq/dia)
(mEq/dia)
50
20
30
Cetoacidose
Diabética
500
100
400
Insuf. Renal
Crônica
50
10
5
Normal
DISTÚRBIOS ÁCIDO-BASE
• Caracterizam-se
pela
concentração
anormal de H+ no sangue (pH anormal),
causando acidemia ou alcalemia.
• Causas:
- alteração primária na [HCO3-] ou
- alteração primária da PCO2.
DISTÚRBIOS ÁCIDO-BASE
Metabólico
Acidose
[HCO3-]
Por aumento
de H+ fixo ou
Pela perda HCO3-
Respiratório
Alcalose
Acidose
[HCO3-]
PCO2
Pela perda de
H+ fixo ou
ganho de HCO3-
Alcalose
PCO2
DISTÚRBIOS ÁCIDO-BASE
• Mecanismos para regular o pH do sangue:
-Tamponamento no LEC e LIC
-Compensação respiratória
-Compensação renal
Acidose Respiratória
É provocada por diminuição da ventilação e
aumento da PCO2
pH = menor que 7,4 (ácido)
[HCO3-] = acima de 24 mM
PCO2 = acima de 40 mmHg
Acidose Respiratória
CAUSAS
- Lesão do centro respiratório no bulbo
- Pneumonia
- Obstrução das vias aéreas
-Outros fatores que interfiram na troca de gases
sangue-alvéolo
COMPENSAÇÃO
- Renal: Aumento da reabsorção de HCO3- e
formação de novo bicarbonato pelos rins para
compensar a elevação de pCO2.
Acidose metabólica
Resulta da diminuição da concentração de
bicarbonato do líquido extracelular
pH = menor que 7,4 (ácido)
[HCO3-] = abaixo de 24 mM
PCO2 = normal
Acidose metabólica
CAUSAS
- Formação excessiva de ácidos pelo metabolismo
no organismo;
-Incapacidade de os rins excretarem ácidos
metabólicos formados no organismo;
- Ingestão ou infusão de ácidos;
- Diarréia (perda de bicarbonato pelas fezes);
Acidose metabólica
CAUSAS
-Diabetes mellitus (grande formação de ácido
acetoacético pela metabolização de gorduras);
-Insuficiência renal crônica: acúmulo de ácidos
fracos nos líquidos corporais, filtração glomerular
reduzida de fosfatos e NH4+ (que reduz a
quantidade de bicarbonato nos líquidos corporais).
Acidose metabólica
COMPENSAÇÃO
-Pulmões:
Aumento
da
ventilatória para reduzir pCO2.
frequência
-Renal: adição de novo bicarbonato ao
líquido extracelular
Alcalose Respiratória
Causada por aumento da ventilação e
diminuição da PCO2.
pH = maior que 7,4 (básico)
[HCO3-] = abaixo de 24 mM
PCO2 = abaixo de 40 mmHg
Alcalose Respiratória
CAUSAS
- Ventilação excessiva pelos pulmões.
Fatores: psiconeurose e subida a grandes
altitudes (estímulo dos quimiorreceptores)
COMPENSAÇÃO
- Renal: aumento da excreção de bicarbonato
Alcalose Metabólica
É causada por aumento na concentração de
bicarbonato no líquido extracelular
pH = maior que 7.4 (básico)
[HCO3-] = acima de 24 mM
PCO2 = normal
Alcalose Metabólica
CAUSAS
- Excesso de aldosterona
(consequência, aumento da secreção de H+);
- Vômito do conteúdo gástrico
(perda de HCl);
- Ingestão de fármacos alcalinos
(bicarbonato de sódio usado no tratamento de
gastrite ou úlcera péptica).
Alcalose Metabólica
COMPENSAÇÃO
- Pulmões: diminuição da ventilação
(elevação de pCO2);
- Renal: aumento da excreção de bicarbonato.
DISTÚRBIOS ÁCIDO-BASE
• Regras básicas:
• Se distúrbio ácido-básico for metabólico (alteração
HCO3-):
-Resposta de compensação é respiratória (altera
PCO2) e renal.
• Se distúrbio ácido-básico for respiratório (alteração
da PCO2):
- Resposta de compensação é renal (altera a
concentração de HCO3-).
Ânion Gap (Hiato aniônico)
• Medida útil no diagnóstico de distúrbios ácidobásicos.
• Baseia-se no princípio da neutralidade: em qq
compartimento líquido do organismo (ex.
plasma), a concentração de cátions e ânions
tem de ser igual.
Ânion Gap (Hiato aniônico)
• Análises de rotina do plasma: dosagem de Na+,
HCO3- e Cl-.
• [Na+] é > do que [HCO3-] e [Cl-], por isso, há
uma falta (hiato, diferença) de ânions.
• Por isso, para prevalescer a neutralidade,o
plasma tem de conter ânions não-medidos
(proteínas plasmáticas, fosfato, citrato, sulfatos
e outros), que darão conta desse hiato.
Ânion Gap (Hiato aniônico)
• Ânion Gap = [Na+] – ([HCO3-] + [Cl-])
ânions não-medidos (mEq/L)
Normal = 8 a 16 mEq/L (média =12 mEq/L)
Ex: [Na+] = 140, [HCO3-]= 24 e [Cl-]=105
mEq/L
AG = 140 – (24 + 105) = 11 mEq/L
Ânion Gap (Hiato aniônico)
• AG aumentado:
Ex: durante acidose metabólica –ânion orgânico se
acumula ( -hidroxibutirato, acetoacetato, lactato,
salicilato). Diminuição do HCO3- é compensada por
aumento da conc do ânion orgânico.
• AG normal:
Ex: durante diarréia, acidose tubular renal – nenhum
ânion orgânico está acumulado. Diminuição do HCO3- é
contrabalanceada pelo aumento da conc de Cl- (acidose
metabólica hiperclorêmica).
Mapa
ácido base
Previsão de Respostas Compensadoras
em Distúrbios Ácido-Base (DAB) Simples
DAB
Acidose
Metab.
Distúrbio Primário
Compens.
Resposta Compensat. Prevista
[HCO3-]
PCO2
1 mEq/L HCO3- 1,3 mmHg PCO2
Alcalose
Metab.
[HCO3-]
PCO2
1 mEq/L HCO3- 0,7 mmHg PCO2
Acidose
Respirat.
Aguda
Crônica
PCO2
PCO2
HCO3
HCO3
1 mmHg PCO2 0,1 mEq/L HCO31 mmHg PCO2 0,4 mEq/L HCO3-
Alcalose
Respirat.
Aguda
Crônica
PCO2
PCO2
HCO3
HCO3
1 mmHg PCO2 0,2 mEq/L HCO31 mmHg PCO2 0,4 mEq/L HCO3-
Exercício 1
Uma paciente esteve vomitando há 3 dias e
seu pH sangue = 7,5; PCO2 = 48 mmHg e
HCO3- = 37 mEq/L.
Qual distúrbio ácido-básico ela apresenta?
É um distúrbio simples ou misto?
Resposta 1
Paciente vomitou: perda de H+
HCO3- = 37 mEq/L (> normal = 24 mEq/L)
PCO2 = 48 mmHg (> normal = 40 mmHg): é
uma compensação respiratória. Paciente
hipoventila pela ativação dos quimior. diante
do pH alcalino.
Portanto, é uma alcalose metabólica.
Simples ou mista?
Resposta 1
Aumento de HCO3- (acima do normal)=
= 37 mEq/L – 24 mEq/L = 13 mEq/L
Aumento previsto para PCO2 (acima do normal) =
0,7 mEq/L X 13 mEq/L = 9,1 mmHg
PCO2 prevista = 40 mmHg + 9,1 mmHg = 49 ,1
mmHg (próximo de 48 mmHg)
Portanto, trata-se de um distúrbio ác-base
simples.
Exercício 2
Jovem, 16 anos, tenta suicídio ingerindo várias
cartelas de AAS. Encontrada em casa só,
aparentemente em pós-comicial. Sem respirações
profundas, FR: 24; FC: 108; PA: 90x70.
A gasometria provável é: pH: 7,35 (N: 7,35-7,45);
PO2: 100 (N: 80-100); PCO2: 20 (N: 35-45); HCO3:
16 (N: 24); glicose: 160 (N: 70-110); Na: 142 (N:
135-145); K: 4 (N: 3,5-4,5); uréia: 80 (N: 7-18);
creatinina: 1,9 (N: 0,6-1,2); Cl: 94 (N: 96-106).
Resposta 2
pH= 7,35 (N)
PCO2 = 20 mmHg ( )
HCO3- = 16 mEq/L ( )
Na+ = 142 mEq/L
Cl- = 94 mEq/L
AG = [Na+] – ([HCO3-] + [Cl-])
AG = 142- (16 +94) = 32 (aumentado)
Portanto, indica acidose metabólica.
Simples ou mista?
Resposta 2
Acidose metabólica:
- Cálculo da variação de HCO3-:
HCO3- = 16 – 24 = -8 mEq/L
-Cálculo de previsão da variação de PCO2:
PCO2 = 1,3 X (-8) = -10,4 mmHg
PCO2 prevista = 40 + (-10,4) = 29,6 mmHg
Mas, valor real de PCO2 foi de 20 mmHg.
Por isso, tb existe alcalose respiratória
(baixo PCO2 e baixo HCO3-)
Resposta 2
• Trata-se de um
distúrbio misto, acidose
metabólica e alcalose respiratória com anion
gap , neste caso = 32 (N: 12).