Regulação Renal do Equilíbrio Ácido-Base: Fisiologia e Mecanismos

Regulação Renal do Equilíbrio Ácido-Base

Ácido: molécula que em solução doa H⁺

Base: molécula que remove H⁺ dos fluidos

O nosso organismo possui um metabolismo ácido. Enquanto estamos vivos, estamos produzindo moléculas ácidas. No entanto, mantemos um pH mais básico do que ácido. Nosso pH gira em torno de 7,3-7,4; ele é ligeiramente alcalino, pois tem tendência a se acidificar. O pH do plasma é de 7,38-7,42.

A escala do pH é logarítmica e não linear. Qualquer alteração mínima causa uma grande diferença no meio. Nosso corpo tem vários artifícios para reduzir a acidez, diminuindo o hidrogênio livre.

Como Conter a Acidificação?

Para evitar alterações de pH, temos soluções tampão, que incluem:

• Bicarbonato no líquido extracelular e no sangue
• Proteínas dentro das células
• Hemoglobinas e Fosfatos nas células
• Fosfatos e Amônia na urina

O bicarbonato está presente no líquido extracelular, no sangue e no filtrado, mas ele não é excretado na urina. Somente em casos de pH muito alto, a presença de bicarbonato na urina é aceitável.

Os tampões fosfato e amônia são importantes para tamponar a urina, pois não devemos excretar bicarbonato. Ele está presente no filtrado, mas é rapidamente reabsorvido. A reabsorção do bicarbonato deixa o hidrogênio (acidez) na urina, por isso ela precisa ser tamponada para não causar lesões na mucosa urinária. O pH da urina é ácido, em torno de 6,7-6,8. Raramente o pH da urina baixa de 5,5 e raramente ultrapassa 8, indicando casos graves.

Importância da Manutenção do Equilíbrio Ácido-Base

Alterações de pH podem ter sérias consequências, como:

• Interferência na ligação enzima/substrato (alteração da afinidade)
• Perturbação do estado de ionização de resíduos de aminoácidos envolvidos na atividade catalítica de uma enzima, levando à perda de atividade.
• Alteração na ionização do substrato
• Alterações na estrutura de proteínas.

Consequências do Desequilíbrio Ácido-Base

ACIDOSE: depressão do Sistema Nervoso Central (SNC), resultando em desorientação e coma. Os centros respiratórios podem deixar de funcionar, levando à morte.

ALCALOSE: hiperexcitabilidade neuronal, causando alterações sensoriais, abalos/contrações musculares, paralisia dos músculos respiratórios e morte.

Mecanismos de Regulação do pH

Existem 3 mecanismos fundamentais que interagem na manutenção da concentração de íons H⁺ livres. Por ordem de velocidade de ação:

1. Sistema Tampão: (ácidos e bases químicas presentes nos fluidos) – o mais rápido em alterações locais.
2. Sistema Respiratório: (Ventilação) – controle da frequência respiratória e remoção do CO₂.
3. Regulação Renal: de H⁺ e HCO₃^- (reabsorção e secreção).

Sistema Tampão: Bicarbonato

Regulado pelos sistemas respiratório e renal. O bicarbonato está presente em alta concentração no plasma na forma de NaHCO₃.

O hidrogênio livre (H⁺) liga-se ao bicarbonato (HCO₃^-), formando ácido carbônico (H₂CO₃). Mesmo sendo um ácido, o ácido carbônico pode ser quebrado em gás carbônico (CO₂), que é um gás e pode atravessar as paredes das células livremente, e água (H₂O), cujo controle é renal. Nesse sentido, a anidrase carbônica é a enzima mais rápida e responsável por essas reações nos dois sentidos. A anidrase carbônica está muito presente nos epitélios alveolar e renal. Mudanças na quantidade dos componentes causam o deslocamento da reação até que um novo equilíbrio seja alcançado.

Regulação da Reabsorção de Bicarbonato

O bicarbonato plasmático é normalmente mantido em torno de 25 mEq/L. Consequentemente, uma grande quantidade de bicarbonato é filtrada continuamente pelos rins. No entanto, o bicarbonato não é excretado.

A maior parte do bicarbonato é reabsorvida no primeiro segmento do néfron (85% da reabsorção de bicarbonato ocorre no túbulo proximal).

Na membrana luminal, há uma proteína transportadora ativa secundária do tipo antiporte, o trocador sódio-hidrogênio (NHE3), que transporta sódio para dentro da célula e hidrogênio para a luz tubular.

O sódio é retirado pela bomba sódio-potássio (Na⁺/K⁺-ATPase). O hidrogênio fora da célula acidifica o filtrado. Então, o bicarbonato (HCO₃^-) presente no filtrado forma ácido carbônico (H₂CO₃) e água (H₂O) pela ação da anidrase carbônica presente na membrana luminal das células do túbulo. O CO₂ é um gás e, portanto, entra livremente na célula por difusão simples. A água também é reabsorvida pela célula do túbulo proximal.

Dentro da célula, o CO₂ e a água são novamente transformados em ácido carbônico (H₂CO₃) por outra anidrase carbônica. Esse ácido carbônico sofre dissociação, liberando bicarbonato (HCO₃^-) e hidrogênio livre (H⁺).

O hidrogênio livre (H⁺) não pode permanecer dentro da célula e, portanto, é transportado para fora pelo trocador sódio-hidrogênio (NHE3) novamente, sendo reutilizado no mesmo processo. Já o bicarbonato (HCO₃^-) que permanece dentro da célula sai pela membrana basolateral através de um cotransportador sódio-bicarbonato (NBCe1) ou de um trocador cloreto-bicarbonato (AE1).

Para cada íon hidrogênio (H⁺) secretado pelo néfron, um íon bicarbonato (HCO₃^-) é reabsorbido. Pelo fato de o bicarbonato não cruzar a membrana luminal diretamente, alguns autores chamam esse processo de regeneração de bicarbonato, pois ele estava fadado a ser excretado. Se o bicarbonato fosse reabsorvido como bicarbonato, o hidrogênio ficaria sozinho na luz tubular, e o fosfato não seria suficiente para tamponar essa quantidade. Pela membrana basolateral, o bicarbonato é transportado como bicarbonato.