acido base-medicina1
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Ojetivo: Manutención del pH
pH arterial entre 7,35 e 7,45[H+] ~ 40 nanomoles/L (10-9)
pH intracelular entre 7,1 e 7,2[H+] ~ 70-80 nanomoles/L
Concentración de H+ es muy bajo comparado a la de otros eletrolitos del plasma: Na+, K+, Ca2+: 5 a 150 milimoles/L
Bronsted-Lowry:
- Acido es todo compuesto capaz de donar protones cuando es disuelto en agua u otro solvente polar- Base es todo compuesto capaz de aceptar protones
HA H+ + A-
El agua no es solo un solvente, mas es un participante crucial del proceso de donación y aceptación de protones, porque la molécula de agua tiene un local para la disociación de hidrógeno:
H2O + H2O H3O+ + HO - ou H2O H+ + OH-
A manutención del pH en el rango de normalidad, requiere de la actuación de tres mecanismos fisiológicos fundamentales:
- Tamponamiento intra y extracelular, lo que amortigua las variaciones en el pH.
- Acciones compensatorias pulmonares, que modulam a taxa de excreción de CO2.
- Acciones compensatorias renales, que controlan el contenido de HCO3
- en el organismo.
Mecanismo de Tamponamiento del pH:
Funcionan como tampones:
ácido débil neutro y su base conjugada:
HA H+ + A-
base neutra débil y su ácido débil conjugado:
BH+ B + H+
En equilíbrio:
Ka = [A-][H+] / [HA]
En equilíbrio:
Kb = [B][H+] / [BH+]
log en ambos lados, y pKa = -log [Ka ] , pKb = -log [Kb ] e
pH = -log [H+]
pH = pKa + log [A-]/[HA] e pH = pKb + log [B]/[BH+]
pH = pKa+ log [A-]/[HA] (Ecuación de Henderson-Hasselbalch)
Cuando las concentraciones [A-] = [HA]
pH = pKa
pK de un tampón corresponde al pH en el cual las concentraciones
de la forma asociada al H+ y la forma disociada son iguales. En ese
pH, el tampón amortigua bien tanto la adición de bases como la
adición de ácidos.
H+H+
HA A- + H+
pH = pKa + log [A-] / [HA]
HA A- + H+
OH- OH-
H2O
pH = pKa + log [A-] / [HA]
Curva de titulación de algunos sistemas tampones
Estas curvas evidencian regiones de elevada y baja eficiencia en el tamponamiento. A pH próximo del pK, la eficiencia es máxima.
NH4+/NH3
pK
Equilíbrio químico para el sistema CO2 - HCO3- :
El CO2 se disuelve en agua, como cualquer otro soluto.
La cantidade de CO2 disuelto en el agua es proporcional a la presión parcial de CO2 (PaCO2), que es definida por el aire alveolar:
Ley de Henry: [CO2]dis = CO2 . PaCO2
Coeficiente de solubilidade do CO2 en agua0,0301 mmol/L
Tensión alveolar de CO2
a.c.
CO2 disuelto en agua forma ácido carbonico:
[CO2]dis + H2O H2CO3
Na ausência da enzima anidrase carbônica (a.c.) essa reação é lenta.
H2CO3 es un ácido relativamente fuerte, y se disocia rápidamente:
H2CO3 H+ + HCO3-
Podemos combinar las reaciones:
[CO2]dis + H2O H+ + HCO3-
[CO2]dis + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
En equilibrio: K = [H+] . [HCO3-] / [CO2]dis . [H2O]
K = [H+] . [HCO3-] / [CO2]dis
K = [H+] . [HCO3-] / CO2 . PaCO2
[H2O] é constante
pH = pK + log { [HCO3-] / CO2 . PaCO2}
pH = 6,1 + log { [HCO3-] / . PaCO2 }
H2CO3
Otros tampones importantes en los fluidos biológicos:
Proteínas:
Algunos aminoácidos tienen cadenas laterales con grupos ionizables, por ejemplo ác. Aspártico, Glutamato, Lisina, Arginina, Histidina.
La capacidade tamponante de las proteínas, deriva principalmente del grupo imidazolico de los resíduos de histidina, que en las cadenas polipeptídicas tienen pK entre 6,4 y 7,0.
Fosfato inorgánico:
H2PO4- HPO4
2- + H+ (pK = 6,8)
Más importante como tampón urinário, contribuindo para la acidez titulable (proceso de tamponamiento urinario)
Tampones intracelulares: proteínas, CO2/bicarbonato, fosfato inorgânico, e fosfato orgánico.
El metabolismo diário, en indivíduos con dieta normal para nuestros padrones, resulta en la producción de exceso de
ácidos en relación a las bases.
El ácido generado más abundantemente es el ácido carbônico, proveniente de la oxidación completa de ácidos orgânicos:
16.000 a 20.000 mmol de CO2/ día
El CO2 no se acumula en el organismo, es eliminado por los pulmõnes
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
Durante la oxidación de substratos orgânicos, hay generación de intermediarios y metabolitos que son ácidos orgânicos relativamente fuerrtes:
- Ácido lático- Ácidos tricarboxílicos- Ceto-ácidos
Estos ácidos, igualmente no se acumulam, a no ser temporariamente, si son producidos en excesso.
Son metabolizados a CO2 y H2O o sus aniones son eliminados en la orina. Si el anión es eliminado, el protón correspondiente pemanece en el organismo, contribuindo para la producción diaria del exceso de ácidos.
Algunos ácidos producidos durante el metabolismo, no pueden ser oxidados a CO2:
Ácidos orgânicos: - ácido úrico - ácidos glicurônico- ácido oxálico
Ácidos inorgânicos:- H2SO4, HCl.
pH = 6,1 + log { [HCO3-] / . PaCO2 }
concentración de HCO3
- es controlada por
los riñones
concentración de CO2 es
controlado por los pulmones
pH = 6,1 + log[HCO3
-]
. PaCO2
[CO2]dis + H2O H+ + HCO3-
Linha de tamponamento (com CO2) do plasma não
separado de hemácias
Linha de tamponamento do plasma separado
Esta curva es el lugar de los valores de la [HCO3-] en función del pH a PCO2
constante
El riñón en el equilíbrio ácido-base:Los riñones secretan hidrógenio para la reabsorción de HCO3
-
4.320 mEq de HCO3- son filtrados diariamente. Todo el bicarbonanto filtrado
es reabsorvido.
Asim, la casi totalidad del ácido secretado por los túbulos renales es para el proceso de reabsorción del HCO3
- filtrado.
Na+
H+
H+
H2O + CO2
H2CO3
H+ + HCO3-
Na+
HCO3-
Na+
H2O + CO2
H2CO3
H+ + HCO3-
Na+
HCO3-
Na+
a.c.
NaHCO3
HCO3- + H+
H2CO3
H2O + CO2
a.c.
Na2HPO4
Na+ + H2PO4
H+HCO3
-
Si el H+ secretado hacia
la luz tubular es
tamponado por HCO3-,
eso corresponde a
reabsorción de HCO3-
Si el H+ secretado hacia la
luz tubular es tamponado
por otros tampõnes
(HPO4-, NH3 etc), eso
corresponde a geración de
HCO3- nuevo
Disturbios del equilibrio ácido-base:
Os mecanismos compensatórios para corrigir a pH em caso de ganho exessivo de ácidos ou bases ou perda excessiva de ácidos ou bases envolvem:- Tamponamento- Adaptações respiratórias- Adaptações renais
Enfermidades envolvendo o parênquima pulmonar ou os
músculos respiratórios, de modo a não permitir a adequada renovação do ar alveolar.
Consequência imediata: elevação da PaCO2
Distúrbios respiratórios do equilíbrio ácido-base:
Acidose respiratória: Observaremos o nomograma
pH/HCO3-/CO2 seguindo outra isóbara
[CO2]dis + H2O H+ + HCO3-
Compensão renal da acidose respiratória:
Aumento da secreção de H+ e da reabsorção de HCO3- como consequência do
aumento da concentração H+ (queda do pH) e do CO2 dentro das células tubulares.
Efeito apenas do tamponamento
Efeito da adaptação renal
Valores normais:pH = 7,40PaCO2 = 40 mmHg
HCO3- = 24 mM
pH = 6,1 + log10
[HCO3-]
. PaCO2
Situações que levem a hiperventilação alveolar, tais
como ansiedade, intoxicação com ácido acetil salicílico, e outras.
Consequência imediata: queda da PaCO2
Distúrbios respiratórios do equilíbrio ácido-base:
Alcalose respiratória: Observaremos o nomograma
pH/HCO3-/CO2 seguindo outra isóbara
[CO2]dis + H2O H+ + HCO3-
Compensão renal da alcalose respiratória:
Redução da secreção de H+ e aumento da perda HCO3- na urina, como consequência
da redução na concentração de H+ (aumento do pH) e queda do CO2 dentro das
células tubulares.
Efeito apenas do tamponamento
Efeito da adaptação renal
Valores normais:pH = 7,40PaCO2 = 40 mmHg
HCO3- = 24 mM
pH = 6,1 + log10
[HCO3-]
. PaCO2
Situações que levem a ganho de ácidos (ingestão, distúrbios
metabólicos) ou perda de bases, por diarréia, por exemplo.
Consequência imediata:aumento na
concentração de H+ livre (queda do pH)
Distúrbios metabólicos do equilíbrio ácido-base:
Acidose metabólica: Observaremos o nomograma
pH/HCO3-/CO2 seguindo na mesma
isóbara, inicialmente.
[CO2]dis + H2O H+ + HCO3-
Compensão respiratória e correção renal da acidose metabólica:
Pulmões: queda do pH leva a hiperventilação e queda da PaCO2
Rins: aumento da [H+] resulta em maior secreção de H+, nenhuma perda de HCO3- na
urina, aumento da excreção de acidez titulável e amônia.
Efeito apenas do tamponamento
Efeito da correção renal
Valores normais:pH = 7,40PaCO2 = 40 mmHg
HCO3- = 24 mM
pH = 6,1 + log10
[HCO3-]
. PaCO2
Efeito da compensação respiratória
Situações que levem a ganho de bases (ingestão) ou perda de
ácidos, por vômitos, por exemplo.
Consequência imediata: redução da
concentração de H+ livre (elevação do pH)
Distúrbios metabólicos do equilíbrio ácido-base:
Alcalose metabólica: Observaremos o nomograma
pH/HCO3-/CO2 seguindo na mesma
isóbara, inicialmente.
[CO2]dis + H2O H+ + HCO3-
Compensão respiratória e correção renal da alcalose metabólica:
Pulmões: elevação do pH leva a hipoventilação e elevação da PaCO2
Rins: queda da [H+] resulta em menor secreção de H+ perda de HCO3- na urina
Efeito apenas do tamponamento
Efeito da correção renal
Valores normais:pH = 7,40PaCO2 = 40 mmHg
HCO3- = 24 mM
pH = 6,1 + log10
[HCO3-]
. PaCO2
Efeito da compensação respiratória