efeitos do estado ácido-Base na distribuição interna de K+
A maior parte do conteúdo do corpo de K+ reside no espaço intracelular do músculo esquelético.2 uma visão geral das vias de transporte iônico que mediam direta ou indiretamente mudanças de K+ entre as células musculares e o espaço extracelular em resposta a alterações ácido-base é mostrada na Figura 2.vias múltiplas de transporte iónico afectam directa ou indirectamente o fluxo líquido de K+ nas células do músculo esquelético.,
a contracção muscular é desencadeada por potenciais de acção que envolvem despolarização da entrada na+ através dos canais na+ seguida de repolarização da membrana mediada pelo efluxo k+ através dos canais K+. Os canais Cl desempenham um papel importante na estabilização do potencial de membrana e na repolarização após potenciais de ação. Os gradientes eletroquímicos de Na+ E K+ são restaurados pela extrusão ativa de na+ E K+ pela Na+,K+-ATPase.5 consequentemente, o teor de iões celulares é determinado pelo equilíbrio entre a bomba e as vias de fuga Para Na+ E K+.,no entanto, as células musculares têm vias adicionais que regulam a homeostase intracelular do pH que pode afectar indirectamente o equilíbrio celular Na+ E K+.Quantitativamente,a via mais importante que regula o pH intracelular no músculo esquelético é a troca na+-H+, 7 Como mostrado na Figura 2. A permuta na + – H+ no músculo esquelético é altamente dependente do pH intracelular, com activação marcada por acidez intracelular e inibição por alcalinidade.A actividade desta via em resposta a perturbações ácido-base afecta fortemente a carga intracelular na+.,7 Na+-H+ permutador isoforma NHE1 é expresso no músculo esquelético e, presumivelmente, representa a maior parte da actividade de permuta na+-H+ neste tecido.9
Um componente menor da regulação intracelular do pH no músculo esquelético é dependente do HCO3, por causa da troca Cl–HCO3,7 também mostrado na Figura 2. Além disso, as isoformas do co-transporte de Na+-bicarbonato, NBCe1 e NBCe2, são expressas em músculo,aumentando a possibilidade de que o co− transporte de Na+ – HCO3 contribua para a regulação intracelular do pH, 10 como também indicado na Figura 2., Outra via de potencial importância para a homeostase ácido-base celular é o co-transporte monocarboxilato que Media o fluxo acoplado de H+ com aniões orgânicos como o lactato (Figura 2). Cotransportes de monocarboxilato, MCT1 e MCT4, são expressos em músculo esquelético.Durante condições como a acidose láctica, esta via mediará o influxo de H+ e lactato, resultando em diminuição do pH intracelular. A expressão de K+ – Cl-cotransportadores KCC1, KCC3 e KCC4, bem como Na+-K+− Cl-cotransporter NKCC1, foi detectada no músculo esquelético.,12-17 a interacção do transporte K+-Cl− Cl com o transporte ácido-base será discutida mais tarde.os efeitos agudos das alterações ácido-base na redistribuição K+ são conhecidos há muito tempo.Em geral, a acidose metabólica com acidemia provoca uma mudança líquida de K+ do espaço intracelular para o espaço extracelular. Inversamente, a captação celular líquida de K+ é observada em alcalose metabólica com alcalemia., Os efeitos direcionais da acidemia e alcalemia na redistribuição de K+ são semelhantes em distúrbios de base de ácido respiratório como em derangements metabólicos 4,mas os efeitos das doenças respiratórias na redistribuição de K+ tendem a ser menores do que as alterações de base de ácido metabólico.Como podem estes efeitos das perturbações ácido-base na redistribuição K+ ser explicados em termos dos mecanismos de transporte celular subjacentes? O efeito geral da acidemia para causar a perda de K+ das células é muitas vezes atribuído à membrana K+-H+ troca., No entanto, a troca K+-H+ diretamente acoplada não é detectada no músculo esquelético.7 No entanto,a redução do pH extracelular resulta em perda líquida de K+ mesmo do músculo isolado,18, 19 indicando que este fenómeno é, pelo menos em parte, intrínseco ao músculo e independente de alterações no meio hormonal, como pode ocorrer in vivo. O que explica então a aparente troca de K+-H+?tal como ilustrado na Figura 3, as vias múltiplas ácido-base de transporte acima mencionadas podem dar origem a uma aparente permuta K+-H+., No caso da via regulamentar predominante do pH, a permuta na+-H+, Na+ que entra por esta via deve ser extrudida pela Na+, K+-ATPase (figura 3A). Consequentemente,a absorção de K+ pela Na+, K+-ATPase será maior quando a actividade cambial na+-H+ for estimulada e diminuirá quando a taxa de câmbio na+-H+ for reduzida. No caso de acidose com acidemia, a diminuição do pH extracelular resultaria na inibição da taxa de permuta na+-H+, conduzindo à acumulação de H+ intracelular e a uma diminuição da Na+intracelular., Esta última resultaria numa redução da actividade da Na+,K+-ATPase, o que conduziria a uma diminuição da absorção activa da K+ celular para neutralizar o efluxo K+ passivo através dos canais K+.20 o resultado final seria como se H+ tivesse entrado na célula em troca de K+.
similarmente, como ilustrado na figura 3B,na+-HCO3− cotransport operando em paralelo com Na+, K+-ATPase pode resultar em K+-HCO3− cotransport, o que é equivalente a k+-H+ exchange., Por exemplo, no caso de acidose metabólica com acidemia, a queda no HCO3 extracelular− resulta na inibição da taxa interna de co-transporte de Na+-bicarbonato,levando a uma queda na+ intracelular e redução da actividade na+, K+ – ATPase. Menor Na+,K+-ATPase atividade causaria uma perda líquida de celular K+. Novamente, o resultado seria como se H+ tivesse entrado na célula em troca de K+.
finalmente, Cl — HCO3-exchange também pode contribuir para a aparente troca K+ – H + se operar em paralelo com K+ – Cl-cotransport, como mostrado na figura 3C., A acidose metabólica com uma queda no HCO3 extracelular aumentaria o movimento de Cl – por Cl — HCO3-troca. The resulting rise in intracelular Cl-would then promote K+ efflux by K+− Cl-cotransport. O resultado líquido seria K+ efflux junto com HCO3 -, que é um processo equivalente a troca intracelular K+ por extracelular H+.
uma observação notável foi que a acidose metabólica causada por ácido mineral (acidose hiperclorémica, acidose nongap) causa uma mudança muito maior de K+ para o fluido extracelular do que a acidose orgânica (acidose láctica).,O efeito do ácido clorídrico, mas não de ácidos orgânicos, para libertar K+ no espaço extracelular foi observado utilizando preparações musculares isoladas, indicando que este fenómeno pode ocorrer independentemente de factores sistémicos.22 no caso de acidemia causada por uma acidose orgânica como a acidose láctica, haveria novamente o efeito de pH extracelular baixo e HCO3− tendendo a inibir a troca de na+-H+ e co-transporte de Na+ – bicarbonato., Isso é ilustrado para o caso de Na+-H+ exchange na Figura 4, mas em contraste com a situação com acidose hiperclorêmica, haveria também uma forte dentro do fluxo de lactato e H+ através da monocarboxylate transportador, resultando em uma maior queda no pH intracelular e HCO3−. A diminuição do pH intracelular e HCO3 – tenderia a estimular a entrada na+ pela troca na + – H+ e na+− HCO3-cotransport, estimulando a actividade Na+, K + – ATPase. O efeito líquido seria conduzir a captação celular líquida de K+.,
efeitos opostos do pH extracelular e intracelular modificam a influência da acidose orgânica no plasma k+.assim, como ilustrado na Figura 4, prevê-se que a acidose extracelular e intracelular tenha efeitos opostos na distribuição de K+ devido aos seus diferentes efeitos no carregamento celular de na+. Durante a acidose orgânica, haverá maior acidificação celular e entrada de Na+ do que durante a acidose hiperclorémica, resultando em maior actividade de Na+,K+-ATPase em comparação com a acidose hiperclorémica., No entanto, em vários tecidos,a actividade da K+-ATPase é afectada pelo pH intracelular, com actividade reduzida quando o pH intracelular é inferior ao normal.23-25 para a acidificação intracelular para estimular a captação líquida de K+, seria necessário que o efeito do baixo pH intracelular inibisse a actividade da Na+,K+-ATPase é menos significativo do que o efeito da carga intracelular de na+ para estimular a actividade da bomba.,
O ácido-base mecanismos ilustrado nas Figuras 2 e and33 também fornecer uma possível explicação para a observação de que o bicarbonato pode afetar K+ redistribuição independente do efeito do pH extracelular.26,27 Na+ entrada de Na+-HCO3− cotransport seria reforçada sempre que extracelular HCO3− é aumentada, resultando em aumento de células Na+ absorção, estimulação da Na+,K+-ATPase atividade, net e celular K+ absorção (Figura 3B). Inversamente, a inibição do Na+ – HCO3− Co-transporte quando o HCO3 extracelular é reduzido leva a uma perda líquida da célula K+., Analogamente, a taxa de Cl− entry por Cl–HCO3− exchange seria maior quando HCO3− extracelular− é reduzida, aumentando Cl-e aumentando a saída de K+ por K+− Cl-cotransport (figura 3C). Inversamente, Cl− entry by Cl–HCO3− exchange would be lower when extracelular HCO3− is increased, leading to reduced K+ eflux by K+-Cl− cotransport.considerações semelhantes podem também explicar os pequenos ajustamentos em K+ observados com acidose respiratória, em comparação com acidose metabólica.4 na acidose respiratória, verifica-se uma diminuição do pH extracelular, mas o bicarbonato extracelular está elevado., Seria de esperar, portanto, que a troca de na+-H+ é inibida como em acidose metabólica com acidemia equivalente, mas Co-transporte de Na+ – bicarbonato não seria reduzida. Consequentemente, em comparação com a acidose metabólica, a acidose respiratória estaria associada a um menor decremento na+ intracelular, menor inibição da Na+,actividade K+-ATPase e menor perda líquida de K+ da célula. Além disso, durante a acidose respiratória com pCO2 elevado, a rápida entrada de CO2 nas células irá acidificar o pH intracelular., Como discutido acima para o caso de acidose orgânica, acidificação do pH intracelular,estimulando a entrada Na+ pela troca na+-H+ tende a aumentar a atividade Na+, K+-ATPase e opor-se a uma perda líquida de K+intracelular.
em vista das observações de longa data discutidas acima sobre a redistribuição de K+ em distúrbios ácido-base, seria de esperar que a alcalinização pela administração de HCO3 seja uma modalidade eficaz para o tratamento agudo da hipercaliemia. No entanto, alguns investigadores não conseguiram encontrar um efeito da administração de HCO3 para baixar o plasma k+ em doentes hipercalémicos.,28-30 um efeito de HCO3-a administração a níveis plasmáticos mais baixos de K+ foi mais notório em doentes com graus mais graves de acidose pré-existente do que nos doentes com reduções mínimas de HCO3 plasmático−.Um factor possível que altera o efeito da distribuição extracelular HCO3− e pH na K+ é o nível de pH intracelular e HCO3−. Em qualquer pH extracelular dado e HCO3 -, na + entry by Na+ – H+ exchange and na + – bicarbonato cotransport is greater when intracelular pH and HCO3-are reduced, as discussed earlier., Espera-se que doentes com acidose metabólica pré−existente apreciável tenham pH intracelular inferior e HCO3 -. Isto pode explicar o facto de o efeito da administração de HCO3 para reduzir o K+ plasmático ter sido mais marcante em doentes com acidose pré− existente.Os efeitos do pH e HCO3− na distribuição interna de K+ podem ser modificados por sistemas hormonais que afectam a captação e libertação de K+ celular. Por exemplo,a captação celular líquida de K+ é fortemente estimulada pela insulina devido ao aumento da actividade Na+, K+-ATPase.,Existem evidências de que a estimulação da secreção de insulina por acidose diminui a hipercaliemia resultante de acidose.Além disso, os efeitos diferenciais da acidose orgânica versus hiperclorémica sobre a insulina e a secreção de glucagon podem contribuir para os diferentes efeitos destas formas de acidose no plasma K+, tal como anteriormente discutido.Embora o músculo esquelético seja a fonte predominante do conteúdo intracelular de K+, há evidência de que o efeito da secreção de insulina orgânica induzida pelo ácido no plasma K+ é mediado, pelo menos em parte, pela captação hepática de K+.,As interacções das perturbações ácido-base com outros sistemas hormonais estão actualmente incompletamente definidas.