Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra Ano Lectivo 2011/2012. Unidade Curricular de BIOQUÍMICA I Mestrado Integrado em MEDICINA 1º Ano

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1 Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra Ano Lectivo 2011/2012 Unidade Curricular de BIOQUÍMICA I Mestrado Integrado em MEDICINA 1º Ano ENSINO PRÁTICO E TEORICOPRÁTICO 5ª AULA TEÓRICOPRÁTICA RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE APLICAÇÂO A CASOS CLÍNICOS 1

2 IMPORTÂNCIA CLÍNICA DA REGULAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO HIDROGENIÓNICA Num organismo multicelular, em particular no organismo humano, os mecanismos responsáveis pela manutenção duma concentração constante de H + são, além da combinação química do H + com outras substâncias que actuam como tampões de ph, os sistemas respiratório e renal (Tabela I). Tabela I Regulação da concentração do H + nos sistemas biológicos Tipo de regulação Função Tempo necessário para a regulação 1. Tampões químicos Combinamse com o H + milisegundos (Proteínas, HCO 3, HPO 2 4 ) (Pr (proteína) + H + PrH) 2. Respiração Eliminação de CO 2 nos pulmões minutos (H + + HCO 3 H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O) 3. Regulação renal Secreção de H + horas Reabsorção de HCO 2 3 e HPO 4 De acordo com o que foi referido anteriormente, o controlo preciso do ph dentro dos limites estreitos (fisiológicos) de 7,357,45 é conseguido pela regulação da concentração do ião H +. Esta é determinada pela relação da concentração do HCO 3 (regulada pelos rins) e a pco 2 (controlada pelo sistema respiratório), através da Reacção 1. CO 2 +H 2 O H 2 CO 3 HCO 3 +H + (Reacção 1) A Reacção 1 traduz a lei de acção da massa do sistema CO 2 / HCO 3, que é o principal tampão de ph do meio extracelular. É de notar que a [H + ] aumenta ou diminui quer pelo aumento ou diminuição da pco 2 (acidose/alcalose respiratória), quer pela diminuição ou aumento da [HCO 3 ] (acidose/alcalose metabólica). Normalmente os pulmões mantêm a pco 2 na ordem dos 40 mmhg e os rins controlam a concentração de HCO 3, mantendoa em 2426 meq/l. Quando se perde um HCO 3, fica retido um H +, o que corresponde à adição de um H + ao organismo. Inversamente, o ganho de um HCO 3 é o mesmo que a perda de um H +. 2

3 Em condições normais há duas fontes de H + que o organismo tem de eliminar: a) Cerca de 20 moles de CO 2 são produzidos pelo catabolismo por dia e são eliminados pelos pulmões. Embora não seja um ácido, o CO 2 combinase com a H 2 O para formar H 2 CO 3. Assim, acumularseá ácido muito rapidamente se o CO 2 não é adequadamente eliminado pelos pulmões (acidose respiratória). b) Cerca de 1 meq /Kg de ácido não volátil é produzido diariamente pelo metabolismo. Este ácido é tamponado pelo HCO 3 no fluido extracelular. Isto levaria a uma depleção de HCO 3 e acidose metabólica se o rim não regenerasse o HCO 3 (reabsorção). Os sistemas tampão de ph do organismo constituem as primeiras linhas de defesa contra variações agudas de [H + ]. O H + é tamponado tanto por tampões intracelulares (que incluem os fosfatos e as proteínas citosólicas), como extracelulares, dos quais o mais importante é o tampão bicarbonato (CO 2 HCO 3 ). Quando se faz uma gasimetria arterial medese a po 2, a pco 2 (pressão parcial de O 2 e de CO 2, respectivamente, em mmhg), e o ph. A [HCO 3 ] é então calculada ( automaticamente pelo aparelho) com base na equação de HendersonHasselbach, a partir do ph e da pco 2 medidos. O hiato aniónico (HA) anion gap O cálculo do HA é fundamental para interpretar correctamente as alterações ácidobase em caso de acidose metabólica, ie aquela que é causada por uma alteração primária da [HCO 3 ]. O fluido extracelular é electroneutro, i.e., a soma da concentração dos iões positivos é igual à dos negativos. [Na + ] + [CNM*] = [Cl ] + [HCO 3 ] + [ANM**] * CNM: catiões não medidos (K +, Ca 2+, Mg 2+ e algumas γglobulinas) ** ANM: aniões não medidos (albumina, sulfato, fosfato e vários aniões orgânicos, p.e. lactato) Da equação anterior, [ANM] [CNM] = [Na + ] ([Cl ] + [HCO 3 ]) = HA 3

4 O HA normal é de 916 meq/l (ou 1014), consoante se considere ±2 ou ± 1 dp 1. O valor normal depende do laboratório. Se se incluir a [K + ] nos cálculos, i.e. HA = ([Na + ] + [K + ]) ([Cl ] + [HCO 3 ]). O valor normal é mais elevado, uma vez que a [K + ] é ~3,54,5 meq/l Na prática clínica classificamse as acidoses metabólicas em duas categorias: a) com HA normal. Também se designam hiperclorémicas, embora a [Cl ]. plasmática não esteja sempre elevada (ie em todos os casos). O mecanismo causador da acidose é a perda de HCO 3 pelo rim (tubulopatia proximal) ou pelo intestino (diarreia prolongada). Para manter a electroneutralidade do meio interno, a saída de HCO 3 é compensada pela retenção de Cl, donde o HA ser normal. b) com HA aumentado. Normoclorémicas. O mecanismo causador da acidose é a produção de anormal (em quantidade e/ ou em qualidade) de um ácido endógeno (ex. cetoacidose, acidose láctica, acidose urémica) ou a adição de um ácido exógeno (ex: intoxicação pelo metanol, que é metabolizado a ácido fórmico). O hiato aniónico aumenta porque estes ácidos circulam sob a forma de aniões, aumentando assim a concentrações de aniões não medidos. Não há uma relação directa entre a elevação do HA e a correspondente baixa na [HCO 3 ], porque este tampão é ajudado (está em equilíbrio) pelos outros sistemas tampão de ph e pela regulação pulmonar e renal. Assim, a diminuição da [HCO 3 ] é menor do que seria esperado, decorrente da elevação do HA. 1 dp: desvio padrão (em inglês: standard deviation, sd). 4

5 II. RESOLUÇÃO DE CASOS CLÍNICOS E PROBLEMAS DE EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE CASOS CLÍNICOS CASO I Um rapaz de 18 anos foi internado por diarreia severa e os seguintes dados laboratoriais: Na meq/l (N= ); K + 3,6 meq/l (N=3,5 5,1); Cl 115 meq/l (N=98 107); HCO 3 12 meq/l; creatinina 1,1 g/dl (N<1); cetonúria negativa; Gasimetria arterial: ph 7.12 (N=7,35 7,45); pco 2 26 mmhg (N=35 40); HCO 3 12 meq/l (N=24 25). 1. Como interpreta as alterações presentes? 2. Como trataria este doente? 3. Calcule o hiato aniónico. CASO II Uma senhora de 49 anos, ansiosa, queixase de que parece que lhe falta o ar nos últimos 4 dias. A avaliação laboratorial mostrou: ph 7,4; pco 2 30 mmhg; HCO 3 19 meq/l. Como interpreta as alterações encontradas? CASO III Um doente com insuficiência respiratória com 2 semanas de duração apresenta os seguintes parâmetros na gasimetria arterial: pco 2 70 mmhg (N 35 40); HCO 3 35 mm; (N= 24 25); po 2 60mmHg (N ). A concentração de um gás em mm é = 0,0301 x Pressão parcial do gás (mmhg). O valor normal do ph do sangue arterial varia entre 7,35 e 7,45. HCO 3 : pk 1 = 6,1; pk 2 = 10,2 1. Qual o valor do ph sanguíneo do doente? Apresente os cálculos 2. Como interpreta as alterações observadas? Seria de esperar a ocorrência de alteração do ph urinário deste doente? Justifique. 5

6 PROBLEMAS 1. Considere a curva de titulação do ácido glutâmico representada na figura seguinte: 9,67 C ph 4,25 B 2,19 A [OH ] a) A que corresponde cada um dos pontos assinalados pelas letras A, B e C. Qual o seu significado? b) Determine o PI do aminoácido representado na figura e diga qual o seu significado. 2. Descreva a preparação de 1 L de solução tampão de histidina 0,2 M com ph 6,5, partindo da sua forma isoeléctrica sólida e de uma solução de HCl 1 M (pk 1 = 1,82; pk 2 = 6,0; pk 3 = 9,17; PM = 150 g/ mol). 3. Calcule a concentração de H + e o ph de uma solução preparada pela mistura de 125 ml de H 3 PO 4 0,1 M com 175 ml de NaOH 0,1 M. (pk 1 = 2,1; pk 2 = 7,21; pk 3 = 12,32). 4. O suco gástrico tem uma concentração de H + de 0,16 M. a) Calcule o ph e o poh. b) Calcule o número de iões H + existentes em 250 ml de suco gástrico. 5.a) Quais são as concentrações de NH 3 e NH 4 Cl num tampão de amónia 0,15 M e ph 9,6? (K b = 1,8 x 10 5 ). b) Explique em termos de equilíbrio químico o que acontece, se à solução anterior, for adicionado 1 ml de HCl 0,01 M. Justifique apresentando os cálculos (considere que não há variação de volume). c) Calcule o ph da solução referida na alínea b) na ausência do tampão. 6

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