Função dos Rins na Manutenção do Equilíbrio Ácido-Base.

Função dos Rins na Manutenção do

Equilíbrio Ácido-Base

70 mmoles de ácidos fixos são lançados no organismo diariamente:

MetabolismoDietaExcreção fecal de bases

H+ + HPO4= H2PO4

-

H + A- HA

H+ + HCO3- H2CO3 CO2 + H2O

H+

eliminado

HA H+ + A-

ácidos fixos gerados

H+ + HCO3- CO2 + H2O

H+ + B- HB

H+ livre

(a maior parte)

(quase todo o resto que não foi titulado por HCO3

-)

(quantidade mínima)

Constante

O HCO3- é consumido no processo de tamponamento

HA H+ + A-

ácidos fixos gerados

H+ + HCO3- CO2 + H2O

H+ + B- HB

H+ livre

(a maior parte)

(quase todo o resto que não foi titulado por HCO3

-)

(quantidade mínima)

Constante

Os rins geram bicarbonato

numa quantidade equivalente

à quantidade de ácidos fixos

gerada diariamente

HCO3-Recupera o HCO3

- consumido no tamponamento

H+ + B- HB

H+ livre

HCO3-

Elimina na forma de CO2 o H+ que estava ligado a tampões não-bicarbonato e a pequena quantidade adicional de H+ livre.

CO2

Para manter o equilíbrio ácido-base os rins:

- Reabsorvem todo o HCO3- filtrado (4.320 mmoles/dia)

H2CO3H+ HCO3-HCO3

-

CO2 + H2O

Reabsorção de HCO3-

Reabsorção de HCO3- em

segmentos inicial e médio de

túbulos proximais (S1/S2)

Fim do proximal

Plasma

PROXIMAL

pH0 1 2 3 4 5 6 7 8

CARGA FILTRADA DE HCO3 - 4000

mEq/dia

NHE3

Na+

H+ HCO3-

3 HCO3-

1 Na+

H2CO3 H2O + CO2

HCO-3 + H+

H+ ATPase

H+

HCO3-

3 HCO3-

1 Na+

HCO-3

H2O + CO2

+ H+

NBC1

NBC1

1 H+ 1 HCO3-

Para cada H+ secretado, um bicarbonato é reabsorvido

H2CO3

AC II

CO2 + H2O

Anidrase Carbônica (AC)

H2CO3

CO2 + H2OA.C. II

AC IV

AC IV

AC IV

AC IV

Luz Interstício

NHE3

Na+

H+

Há consumo de HCO3- na luz

Ao final de S3, 15% da carga filtrada

H+ - ATPase

H+

HCO-3

H2O + CO2

+ H+

1 H+ 1 HCO3-


H2CO3

CO2 + H2OAC II


H2CO3

CO2 + H2OA.C. II

HCO-3

H2CO3 H2O + CO2

+ H+

AC IV

AC IV

HCO3-

BCCCl-

HCO3-

BCCCl-

HCO3-

HCO3-

Luz Interstício

AC IV

AC IVMais para o final de

túbulo proximal,

trocador HCO3-/Cl-

em membrana

basolateral

Na+

H+

HCO-3 + H+

H2CO3

CO2 + H2OAC II


H2CO3

CO2 + H2OA.C. II

HCO-3

H2CO3

+ H+

HCO3-

BCCCl-

HCO3-

BCCCl-

NHE3

H+

H+ - ATPase

HCO3-

HCO3-

Luz Interstício

AC IV

AC IV

Acetazolamida

(Diamox)

X

XH2CO3

H2O + CO2

AC IV

H2O + CO2

AC IV

pH luminal

Com acetazolamida, aumento da concentração luminal de H+ resulta em

menor secreção de H+, tanto pelo NHE3 como pela H+-ATPase, devido ao

gradiente desfavorável.

ALÇA FINADESCENDENTE

ALÇAESPESSA

ALÇA FINAASCENDENTE

PROXIMAL

CARGA FILTRADA 4000 mEq/dia pH0 1 2 3 4 5 6 7 8

Reabsorção de HCO3- em alça espessa de Henle

Dpte = + 8 mV

Na+3Na+

K+

K+

2K+K+

2Cl-

Cl-

+ -

Luz Interstício

NHE3Na+

H+

H2CO3

CO2 + H2O

A.C. II

HCO3-

BCCCl-

Cl-

1 H+ 1 HCO3-


HCO3- + H+

CO2 + H2O

100%

15%

5%ATP

DISTAL


ALÇAESPESSA


PROXIMAL


Reabsorção de HCO3- em túbulo distal

Na+3Na+

K+

K+

2K+

Cl-

+ -

Luz Interstício

NHE2Na+

H+

H2CO3

CO2 + H2O A.C. II

HCO3-

BCCCl-

Cl-

1 H+ 1 HCO3-


5%

HCO3-

+ H+

CO2 + H2O

K+

Cl-

5%100%

15%

~1%

DISTAL


ALÇAESPESSA

COLETOR


PROXIMAL


HCO3- é quase totalmente reabsorvido.

Em coletor medular praticamente já não há HCO3-,

a capacidade tamponante é menor e o pH cai muito, embora a secreção de H+ nesse segmento seja quantitativamente bem menos significativa que em segmentos anteriores.

5%

Luz InterstícioReabsorção e Secreção de HCO3

- em Ducto Coletor Cortical e Medular Externo

absorção

absorção

3Na+

K++

absorçãoATP

Cl-

H+

Intercaladas b

secreção

Na+

K+-

0%Normalmente, sem HCO3

- no final de coletor

CO2 + H2O

AC II

Cl-

Cl-

Intercaladas a

HCO3-

2K+

CO2 + H2O

AC II

HCO3-

1%

100%

15%

Cl-HCO3

-HCO3-

Secreção de HCO3-

ATPH+

ATPH+

K+

HCO3- + H+

CO2 + H2O

Reabsorção de HCO3-

pH urinário mínimo: 4,5 [H+] = 0,03 mM

Para eliminar 70 mmoles de ácido em 1,5 L: pH 1,3 !?

ou

Para eliminar 70 mmol/dia de H+ livre com pH de 4,5:

2.300 L de urina !!!!

Como eliminar 70 mmoles de ácido na urina de 24 h?

Além de preservar o HCO3- filtrado, os rins têm que eliminar

70 mmoles de ácidos fixos por dia

Eliminar H+ livre?!

H2CO3H+ HCO3

-HPO42-

H2PO4-

Geração de HCO3- novo

Essa quantidade de H+ só pode ser eliminada ligada a tampões do fluido tubular,

que estão presentes em concentração da ordem de mM

Geração de HCO3- novoHCO3

-NH4+

Glutamina

Substâncias que foram filtradas mas não são, ou são parcialmente, reabsorvidas e

que funcionam como aceptores de prótons no fluido tubular.

A contribuição de cada tampão para a acidez titulável depende da quantidade do

tampão (mmoles), do pH da urina e do pK do tampão.

% tampão protonado

pH Fosfato Urato Creatinina (pK = 6,8) (pK = 5,8) (pK = 5,0)

7,4 20,1 2,5 0,4

6,2 79,9 28,5 5,9

4,4 99,6 96,2 79,9

ÁCIDO TITULÁVEL

Quantidade de NaOH

(mmoles) para retornar

o pH da urina ao pH do

plasma – 7,4

Formação de ácidos tituláveis Luz Interstício

H+

H2CO3

CO2 + H2O ACII

HCO3-

BCCCl-

1 H+ 1 HCO3-


NHE3

H+

H2CO3

CO2 + H2O ACII

HCO3-

NBC

ATP

ATP

H+

H+

H+

H+

Na+ Na+

Na+

BCCCl-

HCO3-

HCO3-

HCO3-

TPEspesso ascendenteTCD

ConexãoColetor

+ H+HPO42-

H2PO4-

+ H+HPO42-

H2PO4-

pH = 7,4

pH = 6,8

pH = 6,4

pH = 6,2

pH = 4,4mínimo

DISTAL


ALÇAESPESSA

COLETOR


PROXIMAL

pH0 1 2 3 4 5 6 7 8ÁCIDO TITULÁVEL

Como o pH cai muito nesse segmento

A quantidade de tampões presentes no fluido tubular, provenientes

do que restou da filtração, não é suficiente para tamponar todo H+

que deve ser eliminado. Contribui com cerca de 40%.

Os rins produzem NH4+ para eliminar o restante do H+ e recuperar os

60% restantes de HCO3- necessários para manter o pH dos fluidos

corporais.

Túbulo Proximal

2 glutaminasglutaminase

2 NH4+ + glutamato

glutamatodesidrogenase

mitocôndria

2 NH4+ + 2 a-cetoglutarato2-

Oxaloacetato 2-

4 HCO3-

(novo)

GLUT

glutamina

Na+

glutamina

Na+

4 HCO3-

Glicose

Para cada (H+/NH3) ou NH4+ para a luz tubular, 1 bicarbonato para o interstício

4 NH4+

NH3 + H+

H+ + NH3

NH4

NH4+ ou H+H+ ou NH4

NHE3Na+

NH3

NH4+

NH4+ secretado em túbulos proximais é captado em ductos coletores sem

passar pelos segmentos tubulares corticais

Luz Interstício

3Na+

K++

Na+

K+- 2K+

ATP

Cl-

Cl-

H+

ATPH+

K+

Intercaladas a

HCO3-

CO2 + H2O

AC II

HCO3-

Principal

DUCTO COLETOR

pH = 7,4

pH = 6,8

pH = 6,4

pH = 6,2

pH = 4,4mínimo

Secreção de NH4

+

Reabsorção de NH4

+

NH3 + H+

H+

HCO3-

NH3 + H+

NH4+

NH4+ é transferido para o coletor

sem passar por córtex renal

NH4+ é reabsorvido em segmento espesso ascendente

pelo NKCC2 (compete com K+)

CO2 + H2O

NH3

NH4+

URINA

eliminado

PROXIMAL

ALÇA FINADESCENDENTEALÇA FINAASCENDENTE

DISTAL

ALÇAESPESSA

COLETOR

QUANTIDADE DE NH4+ NO FLUIDO TUBULAR

PRODUÇÃO DE ÁCIDO FIXO, mEq/dia

-50 -25 0 25 50 75 100 125 150

EXCREÇÃO DE ÁCIDO, mEq/dia

-50 -25 0 25 50 75 100 125 150

AC TITULNH4HCO3

BALANÇO DE ÁCIDO, mEq/dia

-50-40-30-20-10

01020304050

ÁCIDO TITULÁVEL

AMÔNIO

Excreção diária de ácidos pelos rins (EA):

EA = (ACIDEZ TITULÁVEL + NH4+ ) - HCO3

-

Acidez titulável: H+ excretado ligado principalmente a fosfato (H2PO4-)

NH4+: H+ excretado ligado a NH3

HCO3-: parte do HCO3

- filtrado que é excretado (normalmente, quase zero)

Aumento na produção de ácidos fixos


-50 -25 0 25 50 75 100 125 150


-50 -25 0 25 50 75 100 125 150

AC TITULNH4HCO3


-50-40-30-20-10

01020304050

ÁCIDO TITULÁVEL

AMÔNIOAUMENTO NA PRODUÇÃO DE

ÁCIDO FIXO

-50 -25 0 25 50 75 100 125 150


-50 -25 0 25 50 75 100 125 150


-50 -25 0 25 50 75 100 125 150

AC TITULNH4HCO3


-50-40-30-20-10

01020304050

ÁCIDO TITULÁVEL

AMÔNIO

ACIDOSE METABÓLICA


-50 -25 0 25 50 75 100 125 150


-50 -25 0 25 50 75 100 125 150

AC TITULNH4HCO3


-50-40-30-20-10

01020304050

ÁCIDO TITULÁVEL

AMÔNIO

-50 -25 0 25 50 75 100 125 150

O QUE PROVOCOU A ACIDOSE?

Perda de HCO3-:

Perda intestinal (diarréia)

[HCO3-]pl cai e [Cl-]pl aumenta

Excreção renal de ácidos diminuída

Insuficiência renal

Acidose tubular renal (perda de HCO3- na urina)

Produção aumentada de ácidos fixosÁcido lácticoCorpos cetônicos

[HCO3-]pl cai e [Anions]pl aumenta

Anion gap: ([Na+] + [K+]) – ([Cl-] + [HCO3-])

pCO2 = 40 mmHg

Aumento da produção de ácidos fixos ou perda de HCO3-: acidose metabólica

1) Consumo ou perda de HCO3-

2) Compensação respiratória

3) Correção renal

3

pCO2 < 40mmHg

Resposta renal ao aumento da produção de ácidos fixos:

Maior produção de NH4+ a partir da glutamina

Aumento da expressão: - cotransportador Na+-Glutamina - glutaminase - glutamato desidrogenase - fosfoenolpiruvato carboxi-cinase (PEPCK)

Maior secreção de H+ em túbulos renais

Aumento da expressão e atividade dos transportadores:

- Permutador Na+/H+

- Cotransportador Na+/HCO3-

- Permutador HCO3-/Cl-

- H+-ATPase e H+/K+-ATPase (hiperkalemia)

Quando o defeito não é renal

Em reposta ao aumento da produção de ácidos fixos:

Maior produção de NH4+ a partir da glutamina

Aumento da expressão: - cotransportador Na+-Glutamina - glutaminase - glutamato desidrogenase - fosfoenolpiruvato carboxi-cinase (PEPCK)

Maior secreção de H+ em túbulos renais

Aumento da expressão e atividade dos transportadores:

- Permutador Na+/H+

- Cotransportador Na+/HCO3-

- Permutador HCO3-/Cl-

- H+-ATPase e H+/K+-ATPase (hiperkalemia)

Alcalose metabólica

Perda de ácidos ou ganho de bases: alcalose metabólica

1) Aumento do HCO3-

Causas: Vômitos, sonda nasogátrica perda de HCl;

Uso crônico de diuréticos de alça ou tiazídicos

2) Compensação respiratória

3) Correção renal

[HCO3-]plasma

[Cl-]plasma

3

Distúrbios Respiratórios

Acidose respiratória aguda

2) Compensação renalAumento da geração de HCO3

- novo, principalmente pela produção de NH4

+CO2 + H2O H2CO3

HA H+ + A-

H+ + HCO3-

Acidose respiratória crônica

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

HA H+ + A-

Alcalose respiratória aguda

1

2) Compensação renal: Redução da secreção de H+

Redução da geração de HCO3- novo via NH4

+

Alcalose respiratória crônica

Função dos Rins na Manutenção do Equilíbrio Ácido-Base.

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