Equilíbrio ácido base PROFESSORA: ANA CAROLINA DE LIMA O que são ácidose bases: ÁCIDOS: substâncias que liberam íons hidrogênio (H+); BASES: substâncias que reagem com os íons hidrogênio; pH: símbolo que representa a concentração de íons hidrogênio em uma solução O que épH: ➢É a medida da concentração de H+ em uma dada solução • pH = 7 : neutra • pH < 7 : ácida • pH > 7 : alcalina Mecanismos para manutençãodo equilíbrioácido-básico pH: 7,35 – 7,45 6,85 7,35 7,45 ACIDOSE 7,95 ALCALOSE Venoso Arterial MORTE CELULAR O gás carbônico torna o sangue venoso mais ácido que o sangue arterial. Regulação dopH: ➢O organismo utiliza três mecanismos para manter o equilíbrio ácido-básico: • Tamponamento químico dos fluidos corporais; • Ajuste respiratório da concentração sanguínea de dióxido de carbono; • Excreção de íons hidrogênio ou bicarbonato pelos rins; Regulação do pH: Sistema tampão; (imediato) Sistema respiratório; (minutos/algumas horas) Sistema urinário; (>12 horas) Sistema tampão: Intracelulares: Proteínas Radicais fosfatos Extracelulares (sanguíneos intersticiais): Hemoglobina; Íons bicarbonato (HCO3) Importância da regulação dopH: ➢Metabolismo gera ácidos e bases, influenciam no pH dos fluidos corporais; ➢Alterações no pH do meio modificam a estrutura de proteínas Produção de ácidos: Metabolismo aeróbico da glicose Metabolismo anaeróbico da glicose Ácido carbônico Ácido lático Ácido sulfúrico Metabolismo das proteínas H+ Ácido fosfórico Metabolismo das fosfoproteínas Corpos cetônicos Metabolismo ácidos graxos Tamponamentoquímico: ➢Sistema-tampão: • Impede grandes desvios de pH mesmo que ácido ou base seja adicionado à solução • Presente no sangue, líquido intersticial e líquido intracelular Tamponamentoquímico: ➢Bicarbonato: • Principal tampão plasmático (H2CO3 + NaHCO3); • Produção a partir da hidratação do CO2; • Produção do ácido carbônico é a maior fonte do H+ do organismo. O gás carbônico (CO2) é o principal formador de ácidos no corpo humano; CO2 + H2O = H2CO3 ÁCIDO CARBÔNICO O bicarbonato (HCO3) é a principal base do organismo humano; Tampão para o controle dos distúrbios ácido base H2CO3 = H+ +HCO3 ANIDRASE CARBÔNICA Tamponamento químico - hemoglobina ➢Pigmentos respiratórios: Moléculas que carregam os gases, principalmente o oxigênio; ➢Em nós seres humanos → HEMOGLOBINA. Proteína mista; 4 proteínas menores (globinas); Associadas aos grupos Hem (composto nitrogenado não proteico); Grupo Hem (porfirina+metaloporfirina (metal ferro)); Grupo HEME Regulação pelo sistema respiratório: Eliminação de gás carbônico Retenção de gás carbônico CO2 O2 CO2 O2 Regulação pelo sistema urinário: Eliminação de íons hidrogênio Retenção de íons bicarbonato Eliminação de íons bicarbonato Acidose Alcalose OBS: O sistema renal não retém íons hidrogênio em casos de alcalose metabólica ou respiratória Controlerenal ➢Secreção de íons hidrogênio: Acidose CO2 O2 HCO3 Respiratória Metabólico pH Alcalose CO2 HCO3 O2 Respiratória Metabólico Sistema Respiratório como regulador ácido-base O aumento da concentração de H+ estimula a ventilação alveolar Não só a ventilação alveolar influencia a concentração de H+ ao alterar a PCO2 dos líquidos corporais, como também a concentração de H+ afeta a ventilação alveolar. A figura mostra que a ventilação alveolar aumenta até quatro a cinco vezes quando o pH cai, do valor normal de 7,4, para 7,0. Da mesma forma, quando o pH do plasma aumenta para valores acima de 7,4, isto causa redução da ventilação alveolar. Controle por Feedback da concentração de H+ pelo Sistema Respiratório. Uma alta concentração de H+ estimula a respiração fazendo com que a concentração de H+ diminua (hiperventilação), o sistema respiratório age como controlador por feedback negativo típico da concentração de H+. Pulmões: H+ pH H+ pH Hiperventilação CO2 Hipoventilação CO2 Ou seja, sempre que a concentração de H+ aumenta acima do normal, o sistema respiratório é estimulado e a ventilação alveolar aumenta, o que diminui a PCO2 no líquido extracelular e reduz a concentração de H+ de volta aos valores normais. Por outro lado, se a concentração de H+ cai abaixo da normal, o centro respiratório é inibido, a ventilação alveolar diminui, e a concentração de H+ aumenta de volta aos valores normais. Acúmulo de ácidos; Perda de bases. pH Aumento da concentração de H+ Acidose Alcalose Acúmulo de bases; Perda de ácidos. Diminuição da concentração de H+ • As vias aéreas conduzem o oxigênio para os pulmões; • A mecânica respiratória garante a expansão da caixa torácica expandindo os pulmões e diminuindo a pressão no interior dos pulmões e o ar chega aos alvéolos (hematose); Difusão e solubilidade dos gases: ➢Difusão simples; ➢Entre alvéolos e capilares pulmonares ou capilares sistêmicos e células; ➢Lei da difusão de Fick Difusão e solubilidade dos gases: Depende de três fatores: Podemos adicionar uma quarta influência ➢Área de superfície: a taxa de de difusão é diretamente à área de → Distância difusão: a difusão proporcional é mais superfície disponível; rápida em curtas distâncias. ➢Gradientes de concentração: a taxa de difusão é diretamente proporcional ao gradiente de concentração (pressão parcial) da substância da difusão ➢Espessura da membrana: a taxa de difusão é inversamente proporcional à espessura da membrana Lei de Fick? A difusão dos gases é diretamente proporcional a extensão (tamanho) da membrana alvéolo-capilar e inversamente proporcional a sua espessura. • TAXA DE DIFUSÃO DE UM GÁS DIRETA PROPORCIONAL A SUA ÁREA; • TAXA DE DIFUSÃO DE UM GÁS E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A SUA ESPESSURA; • DIRETAMENTE PROPORCIONAL A DIFERENCIAL DE PRESSÕES. Alvéolo normal = extensão normal Alvéolo colabado = diminuição da extensão (perde área de troca) e espessura Complacência = Volume/Pressão: Medida que indica a distensibilidade dos pulmões e da caixa torácica, sendo portanto inversamente proporcional à elastância e à rigidez torácica/pulmonar (forças contrárias à expansão). Os gases possuem baixa solubilidade em água, sendo mais lipossolúveis, passando facilmente pelas membranas plasmáticas das células; A hematose é um processo de troca gasosa por difusão simples, o sangue que leva os gases aos tecidos, coração e pulmão, mas como ele leva esses gases sendo que boa parte do sangue é constituída de plasma (aquoso)? Os gases tem baixa solubilidade em água! SISTEMA RESPIRATÓRIO – REGULAÇÃO MECÂNICA Mecânica da Ventilação Pulmonar • A entrada e saída de ar nos pulmões depende da diferença entre a pressão atmosférica e a pressão intrapulmonar, a qual é criada por ação dos músculos respiratórios intercostais e diafragma (este último exclusivo dos mamíferos); • O ar se movimenta do local de maior pressão para o local de menor pressão. Silverthorn, 2003 Biofísica da Ventilação “Em um sistema fechado em que a temperatura é mantida constante, verificase que determinada massa de gás ocupa um volume inversamente proporcional a sua pressão.” “Ou seja quando um volume disponível para um gás aumenta logo a pressão do gás diminui” Forças que atuam na respiração É necessário compreender 3 diferentes pressões, no que diz respeito à mecânica da respiração: ➢Pressão alveolar: É a pressão encontrada dentro dos alvéolos. Para que o ar entre nos pulmões, a pressão alveolar deve diminuir, exercendo uma força que impulsiona o ar para dentro (lembre que o ar, tende a se deslocar do local onde a pressão é maior para o local onde a pressão é menor). ➢Pressão intrapleural: É a pressão encontrada na cavidade pleural. Essa pressão é negativa; isso causa a aderência entre as pleuras. Quando essa pressão se torna mais negativa, o pulmão tende a se expandir. Quando essa pressão se torna menos negativa (mais ainda assim negativa) o pulmão tende a se retrair. ➢Pressão transpulmonar: É a diferença entre as duas pressões acima, ou seja, é a diferença de pressão entre o interior dos alvéolos e a superfície do pulmão. Portanto, quanto maior a pressão transpulmonar maior a quantidade de ar que entra nos pulmões. Sequência de eventos durante a respiração Antes da inspiração começar, quando a glote está fechada, a pressão intrapleural é de - 3mmHg. Já a pressão alveolar é 0 mmHg No começo da inspiração, os músculos da inspiração se contraem, aumentando o volume torácico/pulmonar. Lembre que pressão é força sobre área. Portanto, quando o volume pulmonar aumenta, a área superfície do interior dos alvéolos aumenta, diminuindo assim a pressão alveolar (- 0,7 mmHg). Sequência de eventos durante a respiração A pressão alveolar se torna menor que a pressão atmosférica. Portanto, o ar tende a entrar no pulmão, se movendo do local de maior pressão para o local de menor pressão. A pressão intrapleural também cai durante a inspiração (-6 mmHg), conforme o pulmão se expande, sua retração elástica aumenta levando a pressão pleural a diminuir. No momento da expiração, os músculos, que estavam contraídos, relaxam, diminuindo novamente o volume pulmonar. A pressão alveolar e a pressão intrapleural retornam aos valores iniciais, e o ar sai dos pulmões. • Troca de gases - Alvéolos Laringe Artéria Bronquíolos Traquéia Alvéolos - Bolsas de ar ricamente vascularizadas. Veia - Local onde ocorre a hematose (transformação do sangue venoso em sangue arterial). Hemácia Brônquios Capilar sangüíneo Células da parede do alvéolo O2 CO2 Ar alveolar SURFACTANTE E TENSÃO SUPERFICIAL Surfactante ➢Mistura de fosfolipídio que recobre a superfície interna dos alvéolos, diminui a tensão superfifcial; ➢É sintetizado a partir dos ácidos graxos, pelos pneumócitos tipo II; ➢Sua composição exata não é conhecida mas seu principal constituinte é o DIPALMITOIL FOSFATIDILCOLINA – DPPC. Complacência = Volume/Pressão: Medida que indica a ➢As forças intermoleculares do DPPc rompem as forças atrativas entre as moléculas do líquido que revestem o distensibilidade dos pulmões e da caixa torácica, sendo portanto alvéolo; inversamente proporcional à elastância e à rigidez ➢O surfactante presente diminui a pressão colapsante diminuindo a tensão superficial e os alvéolos pequenos torácica/pulmonar (forças contrárias à expansão). ficam abertos. ➢O surfactante representa outra vantagem para o funcionamento pulmonar: 1. Aumenta a complacência pulmonar e reduz o trabalho para a expansão dos pulmões durante a inspiração; 2. Aumenta a complacência diminui a pressão colapsante para qualquer volume tornando mais fácil a expansão Tensão Superficial Tensão superficial é um efeito físico que ocorre na interface entre duas fases químicas. Ela faz com que a camada superficial de um líquido venha a se comportar como uma membrana elástica Interface água – ar Superfície da agua tenta se contrair Tende a forçar o ar a sair para fora dos alvéolos Síndrome da angústia respiratória do recém nascido ➢É determinada pela falta da produção do sufactante no período fetal. ➢Sua síntese começa 24ª semana da gestação; ➢Nas Crianças prematuras quanto maior o grau da prematuriedade menor a probabilidade de surfactante presente; ➢Da 24 ª a 35ª semana da gestação é considerado estado Surfactante incerto; ➢Na sua falta, o trabalho ventilatório fica maior; a ventilação alveolar fica menor e reduzindo a ventilação alveolar resultando em perda do ajuste ( balanço) entre ventilação e a perfusão resultando em hipoxemia. Lei de LaPlace e Surfactante Silverthorn, 2003 Lei de LaPlace e Surfactante Silverthorn, 2003 Secreção do Surfactante ROONEY et al., 1994
