Bioquímica Fundamentos ácidos básicos

Fundamentos do Equilíbrio Ácido-Base

PARTE 4

REGULAÇÃO RESPIRATÓRIA DO pH

OBJETIVOS: Descrever a ventilação pulmonar, a produção e o transporte de dióxido de carbono para os alvéolos pulmonares. Analisar a pressão parcial do dióxido de carbono e a eliminação pulmonar na regulação do pH do sangue. Descrever o mecanismo de ação do centro respiratório.

CONCEITOS GERAIS

Os principais mecanismos reguladores do equilíbrio ácido-base do organismo são os sistemas tampão, a regulação respiratória e a regulação renal. Esses mecanismos atuam em conjunto e, em circunstâncias normais, mantém inalterada a concentração de íons hidrogênio dos líquidos orgânicos, assegurando as condições ideais para a função celular. A alimentação e a atividade física produzem desvios do pH que são prontamente compensados, quando as funções respiratória e renal são adequadas.

Em determinados estados patológicos ou em certas alterações pulmonares ou renais, a produção de ácidos ou a retenção de bases no organismo, podem ser tão intensos que os mecanismos de compensação tornam-se incapazes de manter o equilíbrio adequado. Nessas condições, o sistema regulador colapsa e o pH dos líquidos orgânicos se altera; as funções celulares deterioram e quando a condição persiste, em geral, ocorre a morte doindivíduo.

Os sistemas tampão e os mecanismos respiratórios são os principais reguladores do pH dos líquidos do organismo diante de alterações bruscas do equilíbrio entre os ácidos e as bases.

VENTILAÇÃO PULMONAR

O pulmão humano possui cerca de 300 milhões de alvéolos, que equivalem a uma superfície de aproximadamente 70 metros quadrados, destinada a trocar gáses com o ar atmosférico. A função respiratória se processa mediante três atividades distintas, mas interrelacionadas e coordenadas:

• ventilação, que consiste no processo através do qual o ar atmosférico alcança os alvéolos, para as trocas gásosas;

• perfusão, que consiste no processo pelo qual o sangue venoso alcança os capilares dos alvéolos, para as trocas gásosas;

• difusão, o processo pelo qual o oxigênio da mistura gásosa alveolar passa para o sangue, ao mesmo tempo em que o dióxido de carbono (CO2) contido no sangue passa para o gás dos alvéolos.

O sistema respiratório pode ser representado simplificadamente, por uma membrana com enorme superfície em que, de um lado existe o ar atmosférico e do outro lado o sangue venoso. Através desta membrana, ocorrem as trocas gásosas. A enorme superfície disponível para as trocas gásosas permite que em um minuto o organismo possa eliminar até 200 mL de dióxido de carbono (CO2). Por esta grande capacidade de eliminar o CO2 do sangue, o pulmão é o mais importante regulador do equilíbrio ácido-básico do organismo. O mecanismo regulador respiratório pode manter o pH na faixa normal, variando a quantidade de dióxido de carbono eliminada nos alvéolos.

PRODUÇÃO DO DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)

Figura 7. Representa o dióxido de carbono produzido pelo metabolismo, a sua pequena dissociação em íons e o equilíbrio sob a forma de CO2 dissolvido e água.

As etapas terminais do metabolismo celular consistem na combustão da glicose e de outros metabólitos, com liberação de energia química e produção de dióxido de carbono e água. O dióxido de carbono formado no organismo difunde-se para os líquidos intersticiais e destes para o sangue. O dióxido de carbono (CO2) combina-se com a água (H2O), para formar o ácido carbônico (H2CO3); uma pequena parte se dissocia nos íons bicarbonato (HCO3-) e hidrogênio (H+), conforme esquematizado na figura 7. A maior parte do ácido carbônico existe no sangue como CO2 dissolvido e água, em equilíbrio.O dióxido de carbono é transportado pelo sangue venoso para os capilares pulmonares, sob três formas:

• Gás dissolvido - Cerca de 5% do CO2 é transportado simplesmente dissolvido na água do plasma.

• Íon bicarbonato - Cerca de 75% do total de CO2 é transportado sob a forma de íon bicarbonato, produto da reação com a água das hemácias, catalizada pela enzima anidrase carbônica, que torna a reação 5.000 vezes mais rápida. O íon hidrogênio resultante da reação é captado pela hemoglobina (sistema tampão das hemácias).

• Combinado à hemoglobina - Os restantes 25% do CO2 ligam-se à hemoglobina em local diferente do que se liga o oxigênio, mediante uma ligação química facilmente reversível, para transporte pelo sangue (carbamino hemoglobina).

ELIMINAÇÃO DO DIÓXIDO DE CARBONO

Figura 8. Representa a eliminação do CO2, muito volátil, ao nível da membrana alvéolo-capilar.

A produção díária de dióxido de carbono é elevada e depende da atividade metabólica dos indivíduos. O índice metabólico é o fator determinante da produção do CO2 e, portanto, da sua eliminação pelos pulmões.Os gáses tem um comportamento especial quando estão em solução. A quantidade de gás existente em uma solução é medida pela sua pressão parcial, ou seja, a pressão ou a tensão exercida pelo gás na solução, independente da presença de outros gáses. A pressão parcial é proporcional à quantidade de gás existente na solução. Por essa razão, a quantidade de CO2 existente no sangue é medida pela sua pressão parcial. A pressão parcial do dióxido de carbono é representada pelo símbolo PCO2. Nos capilares alveolares, o dióxido de carbono do sangue venoso se difunde para