O corpo contém uma grande variedade de iões, ou eletrólitos, que desempenham uma variedade de funções. Alguns íons auxiliam na transmissão de impulsos elétricos ao longo das membranas celulares em neurônios e músculos. Outros iões ajudam a estabilizar as estruturas proteicas nas enzimas. Outros ainda ajudam a liberar hormônios das glândulas endócrinas. Todos os íons no plasma contribuem para o equilíbrio osmótico que controla o movimento da água entre as células e seu ambiente.

Os eletrólitos nos sistemas vivos incluem sódio, potássio, cloreto, bicarbonato, cálcio, fosfato, magnésio, cobre, zinco, ferro, manganês, molibdênio, cobre, e cromo. Em termos de funcionamento corporal, seis eletrólitos são mais importantes: sódio, potássio, cloreto, bicarbonato, cálcio e fosfato.

Rolhas de eletrólitos

Estes seis íons auxiliam na excitabilidade nervosa, secreção endócrina, permeabilidade da membrana, tamponamento de fluidos corporais e controle do movimento de fluidos entre compartimentos. Estes íons entram no corpo através do trato digestivo. Mais de 90% do cálcio e fosfato que entra no corpo é incorporado aos ossos e dentes, com osso servindo como reserva mineral para esses íons. Caso o cálcio e o fosfato sejam necessários para outras funções, o tecido ósseo pode ser decomposto para suprir o sangue e outros tecidos com estes minerais. O fosfato é um constituinte normal dos ácidos nucleicos; portanto, os níveis sanguíneos de fosfato aumentarão sempre que os ácidos nucleicos forem decompostos.

Excreção de íons ocorre principalmente através dos rins, com menores quantidades perdidas no suor e nas fezes. A transpiração excessiva pode causar uma perda significativa, especialmente de sódio e cloreto. Vômitos graves ou diarréia causarão perda de íons cloreto e bicarbonato. Ajustes nas funções respiratória e renal permitem ao organismo regular os níveis destes íons no ECF.

A tabela seguinte lista os valores de referência para o plasma sanguíneo, líquido cefalorraquidiano (LCR), e urina para os seis íons abordados nesta seção. Em um ambiente clínico, sódio, potássio e cloreto são tipicamente analisados em uma amostra de urina de rotina. Em contraste, a análise de cálcio e fosfato requer uma coleta de urina durante um período de 24 horas, porque o débito desses íons pode variar consideravelmente ao longo de um dia. Os valores da urina reflectem as taxas de excreção destes iões. O bicarbonato é o íon que normalmente não é excretado na urina; em vez disso, é conservado pelos rins para uso nos sistemas de tamponamento do corpo.

Sódio

Sódio é o maior catião do fluido extracelular. É responsável por metade do gradiente de pressão osmótica que existe entre o interior das células e o seu ambiente circundante. As pessoas que consomem uma dieta ocidental típica, que é muito elevada em NaCl, rotineiramente ingerem de 130 a 160 mmol/dia de sódio, mas os humanos necessitam apenas de 1 a 2 mmol/dia. Este excesso de sódio parece ser um factor importante na hipertensão (tensão arterial elevada) em algumas pessoas. A excreção de sódio é feita principalmente pelos rins. O sódio é filtrado livremente através dos capilares glomerulares dos rins, e embora grande parte do sódio filtrado seja reabsorvido no túbulo convoluto proximal, alguns permanecem no filtrado e na urina, e normalmente é excretado.

Hiponatremia é uma concentração de sódio inferior ao normal, geralmente associada ao acúmulo excessivo de água no corpo, que dilui o sódio. Uma perda absoluta de sódio pode ser devida a uma diminuição da ingestão do íon associada à sua excreção contínua na urina. Uma perda anormal de sódio do organismo pode resultar de várias condições, incluindo transpiração excessiva, vômitos ou diarréia; o uso de diuréticos; produção excessiva de urina, que pode ocorrer em diabetes; e acidose, seja acidose metabólica ou cetoacidose diabética.

Pode ocorrer uma diminuição relativa de sódio no sangue devido a um desequilíbrio de sódio em um dos outros compartimentos do corpo, como o IF, ou de uma diluição de sódio devido a retenção de água relacionada a edema ou insuficiência cardíaca congestiva. A nível celular, a hiponatremia resulta em aumento da entrada de água nas células por osmose, porque a concentração de solutos dentro da célula excede a concentração de solutos no ECF agora diluído. O excesso de água causa inchaço das células; o inchaço dos glóbulos vermelhos – diminuindo sua eficiência de transporte de oxigênio e tornando-os potencialmente grandes demais para caber através dos capilares – juntamente com o inchaço dos neurônios no cérebro pode resultar em dano cerebral ou mesmo morte.

Hipernatremia é um aumento anormal do sódio no sangue. Pode resultar da perda de água do sangue, resultando na hemoconcentração de todos os constituintes do sangue. Desequilíbrios hormonais envolvendo ADH e aldosterona podem também resultar em valores de sódio superiores ao normal.

Potássio

Potássio é o principal cátion intracelular. Ele ajuda a estabelecer o potencial de repouso da membrana em neurônios e fibras musculares após a despolarização da membrana e seus potenciais de ação. Em contraste com o sódio, o potássio tem muito pouco efeito sobre a pressão osmótica. Os baixos níveis de potássio no sangue e no líquor são devidos às bombas de sódio-potássio nas membranas celulares, que mantêm os gradientes normais de concentração de potássio entre a ICF e o ECF. A recomendação para a ingestão/consumo diário de potássio é de 4700 mg. O potássio é excretado, tanto ativa quanto passivamente, através dos túbulos renais, especialmente o túbulo convoluto distal e os dutos coletores. O potássio participa da troca com sódio nos túbulos renais sob a influência da aldosterona, que também depende de bombas basolaterais de sódio-potássio.

Hipocalemia é um nível anormalmente baixo de potássio no sangue. Similar à situação com hiponatremia, a hipocalemia pode ocorrer devido a uma redução absoluta de potássio no corpo ou uma redução relativa de potássio no sangue, devido à redistribuição de potássio. Uma perda absoluta de potássio pode surgir de uma diminuição da ingestão, frequentemente relacionada com a inanição. Pode também resultar de vômitos, diarréia ou alcalose.

alguns pacientes diabéticos insulino-dependentes sofrem uma redução relativa de potássio no sangue devido à redistribuição de potássio. Quando a insulina é administrada e a glicose é absorvida pelas células, o potássio passa através da membrana celular juntamente com a glicose, diminuindo a quantidade de potássio no sangue e no FI, o que pode causar hiperpolarização das membranas celulares dos neurônios, reduzindo suas respostas aos estímulos.

Hipercalemia, um nível elevado de potássio no sangue, também pode prejudicar a função dos músculos esqueléticos, o sistema nervoso e o coração. A hipercalemia pode resultar do aumento da ingestão de potássio na dieta. Em tal situação, o potássio do sangue acaba no ECF em concentrações anormalmente altas. Isso pode resultar em uma despolarização parcial (excitação) da membrana plasmática das fibras musculares esqueléticas, neurônios e células cardíacas do coração, e também pode levar a uma incapacidade de repolarização das células. Para o coração, isso significa que ele não vai relaxar após uma contração, e vai efetivamente “agarrar” e parar de bombear sangue, que é fatal em minutos. Devido a tais efeitos no sistema nervoso, uma pessoa com hipercalemia também pode apresentar confusão mental, dormência e enfraquecimento dos músculos respiratórios.

Cloreto

Cloreto é o ânion extracelular predominante. O cloreto é um grande contribuinte para o gradiente de pressão osmótica entre a ICF e o ECF, e tem um papel importante na manutenção de uma hidratação adequada. O cloreto funciona para equilibrar os catiões no ECF, mantendo a neutralidade elétrica deste fluido. As vias de secreção e reabsorção de íons cloreto no sistema renal seguem as vias dos íons sódio.

Hipocloremia, ou níveis de cloreto sanguíneo inferiores ao normal, podem ocorrer devido à absorção tubular renal defeituosa. Vômitos, diarréia e acidose metabólica também podem levar a hipocloremia. A hipercloremia, ou níveis de cloreto sanguíneo superiores ao normal, pode ocorrer devido à desidratação, ingestão excessiva de sal alimentar (NaCl) ou ingestão de água do mar, intoxicação por aspirina, insuficiência cardíaca congestiva e doença pulmonar hereditária crônica, fibrose cística. Em pessoas que têm fibrose cística, os níveis de cloro no suor são duas a cinco vezes superiores aos níveis normais, e a análise do suor é frequentemente utilizada no diagnóstico da doença.

Bicarbonato

Bicarbonato é o segundo ânion mais abundante no sangue. Sua principal função é manter o equilíbrio ácido-base do seu corpo, fazendo parte de sistemas tampão. Este papel será discutido em uma seção diferente.

Ions de bicarbonato resultam de uma reação química que começa com dióxido de carbono (CO2) e água, duas moléculas que são produzidas no final do metabolismo aeróbico. Apenas uma pequena quantidade de CO2 pode ser dissolvida em fluidos corporais. Assim, mais de 90% do CO2 é convertido em íons de bicarbonato, HCO3-, através das seguintes reações:

CO2+ H 2 ↔ H2 + CO3 ↔ H2 + CO3- + H +

As setas bidirecionais indicam que as reações podem ir em qualquer direção, dependendo das concentrações dos reagentes e produtos. O dióxido de carbono é produzido em grandes quantidades nos tecidos que têm uma alta taxa metabólica. O dióxido de carbono é convertido em bicarbonato no citoplasma dos glóbulos vermelhos através da acção de uma enzima chamada anidrase carbónica. O bicarbonato é transportado no sangue. Uma vez nos pulmões, as reacções invertem a direcção, e o CO2 é regenerado a partir do bicarbonato para ser exalado como resíduo metabólico.

Cálcio

Sobre dois quilos de cálcio no seu corpo são ligados no osso, o que fornece dureza ao osso e serve como reserva mineral para o cálcio e os seus sais para o resto dos tecidos. Os dentes também têm uma alta concentração de cálcio dentro deles. Um pouco mais da metade do cálcio do sangue está ligado a proteínas, deixando o resto na sua forma ionizada. Os íons cálcio, Ca2+, são necessários para a contração muscular, atividade enzimática e coagulação do sangue. Além disso, o cálcio ajuda a estabilizar as membranas celulares e é essencial para a liberação de neurotransmissores dos neurônios e de hormônios das glândulas endócrinas.

O cálcio é absorvido através dos intestinos sob a influência da vitamina D ativada. Uma deficiência de vitamina D leva a uma diminuição do cálcio absorvido e, eventualmente, a uma diminuição das reservas de cálcio do sistema esquelético, podendo levar a raquitismo em crianças e osteomalacia em adultos, contribuindo para a osteoporose.

Hipocalcemia, ou níveis anormalmente baixos de cálcio no sangue, é observada no hipoparatireoidismo, que pode acompanhar a remoção da glândula tireóide, pois os quatro nódulos da glândula paratireoidiana estão embutidos nela. Hipercalcemia, ou níveis anormalmente altos de cálcio no sangue, é observada no hiperparatireoidismo primário. Algumas malignidades também podem resultar em hipercalcemia.

Phosphate

Phosphate está presente no corpo em três formas iônicas: texto (H), texto (HPO), texto (HPO) e texto (HPO), e texto (HPO). A forma mais comum é o texto (HPO)_{4}_{2-}. Osso e dentes ligam 85% do fosfato do corpo como parte dos sais de fosfato de cálcio. O fosfato é encontrado nos fosfolípidos, como os que compõem a membrana celular, e no ATP, nucleotídeos e tampões.

Hipofosfatemia, ou níveis anormalmente baixos de fosfato no sangue, ocorre com o uso intenso de antiácidos, durante a retirada do álcool, e durante a desnutrição. Em face do esgotamento do fosfato, os rins geralmente conservam o fosfato, mas durante a fome, essa conservação é muito prejudicada. Hiperfosfatemia, ou níveis anormalmente elevados de fosfatos no sangue, ocorre se houver diminuição da função renal ou em casos de leucemia linfocítica aguda. Além disso, como o fosfato é um constituinte importante da FIC, qualquer destruição significativa das células pode resultar em dumping de fosfato no ECF.

Regulação de Sódio e Potássio

O sódio é reabsorvido do filtrado renal, e o potássio é excretado no filtrado no túbulo coletor renal. O controle desta troca é governado principalmente por dois hormônios – aldosterona e angiotensina II.

Aldosterona

Figure 1. A aldosterona, que é liberada pela glândula adrenal, facilita a reabsorção de Na+ e assim a reabsorção de água.

Recordar que a aldosterona aumenta a excreção de potássio e a reabsorção de sódio no túbulo distal. A aldosterona é libertada se os níveis sanguíneos de potássio aumentarem, se os níveis sanguíneos de sódio diminuírem drasticamente, ou se a pressão arterial diminuir. Seu efeito líquido é conservar e aumentar os níveis de água no plasma, reduzindo a excreção de sódio, e portanto de água, dos rins. Em um ciclo de feedback negativo, o aumento da osmolalidade do ECF (que segue a absorção de sódio estimulada por aldosterona) inibe a liberação do hormônio.

Angiotensina II

Angiotensina II causa vasoconstrição e um aumento da pressão arterial sistêmica. Esta ação aumenta a taxa de filtração glomerular, resultando em mais material filtrado para fora dos capilares glomerulares e para dentro da cápsula de Bowman. A angiotensina II também sinaliza um aumento na liberação de aldosterona do córtex adrenal.

Nos túbulos convoluídos distalmente e nos ductos coletores dos rins, a aldosterona estimula a síntese e a ativação da bomba de sódio-potássio. O sódio passa do filtrado, para e através das células dos túbulos e dutos, para o ECF e depois para os capilares. A água segue o sódio devido à osmose. Assim, a aldosterona causa um aumento nos níveis de sódio no sangue e no volume de sangue. O efeito da aldosterona no potássio é o contrário do do sódio; sob sua influência, o excesso de potássio é bombeado para o filtrado renal para excreção do corpo.

Figure 2. A angiotensina II estimula a liberação de aldosterona do córtex adrenal.

Regulação do cálcio e fosfato

Cálcio e fosfato são ambos regulados através da ação de três hormônios: hormônio paratireóide (PTH), dihidroxivitamina D (calcitriol), e calcitonina. Todos os três são liberados ou sintetizados em resposta aos níveis sanguíneos de cálcio.

PTH é liberado da glândula paratireóide em resposta a uma diminuição na concentração de cálcio no sangue. O hormônio ativa os osteoclastos para quebrar a matriz óssea e liberar sais inorgânicos de cálcio e fosfato. O PTH também aumenta a absorção gastrointestinal do cálcio dietético, convertendo a vitamina D em diidroxivitamina D (calcitriol), uma forma activa de vitamina D que as células epiteliais intestinais necessitam para absorver o cálcio.

PTH aumenta os níveis de cálcio no sangue, inibindo a perda de cálcio através dos rins. O PTH também aumenta a perda de fosfato através dos rins.

Calcitonina é libertada da glândula tiróide em resposta a níveis elevados de cálcio no sangue. O hormônio aumenta a atividade dos osteoblastos, que removem o cálcio do sangue e incorporam o cálcio na matriz óssea.

Capítulo Revisão

Electrólitos servem a vários propósitos, tais como ajudar a conduzir impulsos elétricos ao longo das membranas celulares em neurônios e músculos, estabilizar estruturas enzimáticas, e liberar hormônios das glândulas endócrinas. Os íons no plasma também contribuem para o equilíbrio osmótico que controla o movimento da água entre as células e seu ambiente. Os desequilíbrios desses íons podem resultar em vários problemas no corpo, e suas concentrações são fortemente reguladas. Aldosterona e angiotensina II controlam a troca de sódio e potássio entre o filtrado renal e o túbulo colector renal. Cálcio e fosfato são regulados por PTH, calcitrol e calcitonina.

Self Verifique

Responda a(s) pergunta(s) abaixo para ver como você entende os tópicos abordados na seção anterior.

Glossary

dihidroxivitamina D: forma activa da vitamina D requerida pelas células epiteliais intestinais para a absorção de cálcio

hypercalcemia: níveis sanguíneos de cálcio anormalmente elevados

hipercalcemia: níveis sanguíneos de cloreto superiores ao normal

hipercalcemia: níveis sanguíneos de potássio superiores ao normal

hipernatremia: aumento anormal dos níveis sanguíneos de sódio

hiperfosfatemia: níveis sanguíneos de fosfato anormalmente elevados

hipocalcemia: níveis sanguíneos de cálcio anormalmente baixos

hipocloremia: níveis de cloreto sanguíneo inferiores aos normais

hipocalcemia: níveis sanguíneos de potássio anormalmente baixos

hiponatremia: níveis sanguíneos de sódio inferiores aos normais

hipofosfatemia: níveis sanguíneos de fosfato sanguíneo anormalmente baixos