Fisiologia da água e dos eletrólitos

139

Fisiologia da Água

e dos Eletrólitos 7

A troca de nutrientes e dejetos entre o

sangue e os tecidos é realizada por uma ex-

tensão de capilares, equivalente a aproxi-

madamente 700 metros quadrados. Aque-

las trocas requerem a presença da água,

como o meio nobre em que as células vi-

vem e realizam as suas funções; a perma-

nência da água nos diferentes comparti-

mentos do organismo, depende da presen-

ça de um teor adequado de diversos

eletrólitos.

As alterações da distribuição da água

e dos eletrólitos, são bastante comuns e

podem levar à complicações de extrema

gravidade, ou mesmo determinar a morte

do indivíduo. A circulação extracorpórea

pode produzir distúrbios da composição

hídrica e eletrolítica do organismo, capa-

zes de gerar numerosas complicações. O

reconhecimento das principais funções

desempenhadas pela água e pelos eletrólitos

é fundamental para a prevenção das com-

plicações e suas seqüelas.

A água corresponde à maior parte do

peso dos indivíduos. Em um neonato, a

água corresponde a cerca de 75 a 80% do

peso. Aos 12 meses de idade o teor de água

do organismo é de 65% e na adolescência

alcança o valor de 60% no sexo masculino

e 55% no feminino, que se mantém na vida

adulta. Essa pequena diferença se deve à

maior quantidade de tecido gorduroso no

organismo feminino. O tecido gorduroso

tem um baixo teor de água em relação aos

músculos e aos órgãos internos.

A água do organismo está distribuida

em dois grandes compartimentos: o intra-

celular e o extracelular. A água do interior

das células (líquido ou compartimento in-

tracelular), corresponde a cerca de 40% do

total do peso do indivíduo, enquanto a água

do líquido extracelular corresponde a 20%.

O compartimento extracelular correspon-

de à água do plasma sanguíneo (4%) e à

água do líquido intersticial (16%), como

demonstra a tabela 7.1.

A água se desloca ativa e continua-

mente entre os diferentes compartimentos

do organismo, regulando a sua composi-

ção, conforme esquematizado na figura

7.1. O fator determinante da movimenta-

Tabela 7.1. Mostra o teor de água dos diversos

compartimentos do organismo e o volume total em cada

compartimento, em um adulto de 70Kg de peso.

140

FUNDAMENTOS DA CIRCULAÇÃO EXTRACORPÓREA

ção da água entre os diversos comparti-

mentos líquidos é o gradiente osmótico; a

tendência natural da água é determinar o

equilíbrio osmótico. O plasma e o espaço

intersticial trocam água através das mem-

branas capilares; o interstício e o interior

das células, trocam água através das mem-

branas celulares. As proteinas do plasma

são um importante regulador da quantida-

de e da distribuição de água, em virtude da

pressão oncótica exercida pelas suas

macromoléculas.

O volume de um compartimento líqui-

do do organismo, por exemplo, o líquido

intersticial, pode ser medido, pela intro-

dução de substâncias que se dispersam uni-

formemente pelo compartimento. O grau

de diluição da substância, permite calcu-

lar o volume total do compartimento. Den-

tre as substâncias usadas com aquela fina-

lidade, destacam-se a uréia, a antipirina, a

tiouréia e outras marcadas com radioisó-

topos, como o deutério e a albumina.

NECESSIDADES DIÁRIAS DE ÁGUA

A água do organismo provém de duas

fontes principais. A ingestão de líquidos e

a água contida nos alimentos contribuem

com cerca de 2.100 ml/dia para os líquidos

do organismo, enquanto a oxidação dos

carbohidratos libera cerca de 200 ml/dia.

As necessidades de água dos indivídu-

os variam de acordo com as taxas metabó-

licas e com a eliminação hídrica. As crian-

ças de baixo peso necessitam mais água em

relação aos adultos, em virtude do meta-

bolismo mais acelerado que apresentam. De

um modo geral, as necessidades de água

de um indivíduo podem ser estimadas com

base nas calorias metabolizadas, na super-

fície corporal ou em relação ao peso. O or-

ganismo humano necessita, diariamente,

de 1.800ml de água, por cada metro qua-

drado de superfície corporal. As necessi-

dades de água dos diferentes indivíduos es-

tão relacionadas na tabela 7.2, conforme o

peso corporal. Aqueles valores referem-se

à indivíduos sadios, sem disfunção renal,

cardiovascular ou metabólica e, portanto,

sem restrições à ingestão normal de água.

As alterações da água consistem, prin-

cipalmente, de desidratação, quando há

perda excessiva de líquidos do organismo

ou, ao contrário, hiperidratação, quando

Fig. 7.1. Diagrama mostrando o intercâmbio líquido entre

os diferentes compartimentos do organismo. A água

atravessa as membranas capilar e celular para as

diferentes trocas.

Tabela 7.2. Necessidades diárias de água em relação ao

peso. Um indivíduo com peso entre 10 e 20Kg necessita

de 1.000ml + 50ml por cada quilo de peso acima de 10.

Exemplo: um indivíduo com 15Kg de peso, necessita

diariamente de 1000ml + 50 x 5 = 1.250ml.

141

CAPÍTULO 7 – FISIOLOGIA DA ÀGUA E DOS ELETRÓLITOS

há oferta excessiva de líquidos ao organis-

mo. Na circulação extracorpórea, princi-

palmente em crianças, não é rara a ocor-

rência de hiperidratação, causada pelo ex-

cesso de soluções cristalóides no perfusa-

to. Devemos considerar que durante um

procedimento cirúrgico, a administração de

água e eletrólitos é feita pelo perfusionista

através o perfusato; pelo anestesista, atra-

vés das soluções venosas administradas

durante a operação e pelo cirurgião, atra-

vés da administração das soluções cardio-

plégicas, principalmente a cardioplegia

cristalóide. Sem controle adequado, a soma

dos volumes infundidos pode ultrapassar

em muito, as necessidades diárias dos pa-

cientes que, além de tudo, receberão mais

líquidos no pós-operatório imediato.

A hiperidratação pode também ocor-

rer em pacientes com quantidades de pro-

teinas abaixo do normal. A pressão

oncótica do plasma fica reduzida e permi-

te o extravasamento de líquidos do plasma

para o espaço intersticial, especialmente se

a oferta líquida não for adequadamente

dimensionada.

Quando há perda excessiva ou insufi-

ciente administração de sódio, também

pode ocorrer hiperidratação. A causa é a

redução da pressão osmótica do líquido

extracelular, em relação ao interior das cé-

lulas. A água passa do interstício para o

líquido intracelular, para refazer o equilí-

brio osmótico.

O paciente hiperidratado pode apre-

sentar edema de face ou generalizado,

ascite, derrame pleural, insuficiência

respiratória, astenia, desorientação, de-

lírio e convulsões ou outras manifesta-

ções neurológicas.

A migração da água entre os diferen-

tes compartimentos, depende da concen-

tração dos eletrólitos, para que o equilíbrio

hídrico do organismo seja mantido.

ELETRÓLITOS

Os eletrólitos, quando em uma solução

aquosa, comportam-se como íons. Os íons

são a menor porção de um elemento quí-

mico que conserva as suas propriedades.

Os cátions são os íons que tem carga elé-

trica positiva, como o sódio (Na+

) e o po-

tássio (K+

). Os anions são os íons que tem

carga elétrica negativa, como o cloro (Cl-

)

ou o bicarbonato (HCO3

-

). O equilibrio

químico de uma solução significa a existên-

cia de igual número de cátions e anions.

Os eletrólitos são quantificados em

miliequivalentes, que correspondem à

milésima parte de um equivalente grama,

ou simplesmente equivalente. O equiva-

lente de uma substância é a menor porção

da substância, capaz de reagir quimicamen-

te e, corresponde ao peso atômico ou ao

peso molecular, dividido pela valência. Em

geral, nos líquidos do organismo, os

eletrólitos são considerados em termos de

miliequivalentes por litro (mEq/l).

COMPOSIÇÃO ELETROLÍTICA

DOS LÍQUIDOS ORGÂNICOS

Os líquidos orgânicos tem uma com-

posição semelhante, sob o ponto de vista

da atividade química e das pressões

osmóticas. A natureza dos íons, contudo,

difere entre os compartimentos intracelu-

lar e extracelular.

O líquido extracelular inclui o liquido

142


intersticial e o plasma sanguíneo. O liqui-

do extracelular tem grandes quantidades

de sódio e cloreto. O sódio é o cátion pre-

dominante do líquido extracelular, en-

quanto o potássio é o cátion predominan-

te no líquido intracelular. Aproximada-

mente 95% do potássio existente no

organismo está situado no interior das cé-

lulas. A distribuição do magnésio, como o

potássio, também é predominantemente

intracelular.

Os principais eletrólitos celulares são

o potássio, magnésio, fosfato, sulfato, bi-

carbonato e quantidades menores de

sódio, cloreto e cálcio.

O liquido intracelular possui grande

quantidade de potássio e pequena quanti-

dade de sódio e de cloreto. As grandes pro-

teinas e alguns tipos de ácidos orgânicos

ionizáveis, existem exclusivamente no lí-

quido intracelular; não existem no plasma

e no líquido intersticial.

As diferenças de composição entre os

liquidos intracelular e extracelular são

muito importantes, para o desempenho

adequado das funções celulares.

O liquido extracelular inclui ainda a

linfa, o liquor, o liquido ocular e outros

liquidos especiais do organismo, menos

importantes em relação à regulação hídrica

e eletrolítica.

A tabela 7.3 demostra a comparação

da composição eletrolítica dos principais

liquidos orgânicos, o intravascular (plas-

ma), o intersticial e o intracelular.

Quando analisamos os solutos dos lí-

quidos orgânicos, pela sua carga iônica,

separando os cátions dos anions, observa-

mos o perfeito equilibrio químico entre os

diversos compartimentos (Tabela 7.4). O

plasma tem 154 mEq de cátions e 154 mEq

de anions. O mesmo equilibrio entre cáti-

ons e anions é demonstrado para os líqui-

dos intersticial e intracelular.

O plasma e o líquido intersticial são os

grandes responsáveis pela regulação da

água do organismo; a sua composição

eletrolítica é praticamente a mesma,

exceto pela presença das proteinas no plas-

ma. Os íons presentes nos liquidos orgâni-

cos desempenham funções essenciais à

manutenção do perfeito equilíbrio funcio-

nal celular.

Sódio (Na+

): O sódio é o cátion mais

abundante no líquido extracelular; é fun-

damental na manutenção do equilíbrio

hídrico. A perda de sódio causa redução da

pressão osmótica do líquido extracelular,

que resulta na migração de água para o in-

terior das células. O aumento da concen-

tração do sódio no líquido extracelular, ao

contrário, aumenta a sua pressão osmótica

e favorece o acúmulo de água no interstí-

cio, produzindo edema.

Tabela 7.3. Compara a composição eletrolítica do plasma,

do líquido intersticial e do líquido intracelular. O plasma

e o líquido intersticial são semelhantes entre sí e diferem

substancialmente do líquido intracelular.

143


O sódio tambem é importante na pro-

dução do impulso para a condução cardía-

ca e para a contração muscular. Um meca-

nismo especial chamado de bomba de sódio,

controla o fluxo de sódio e potássio atra-

vés da membrana celular, mantendo o sódio

no exterior e o potássio no interior das cé-

lulas. A concentração do sódio é controla-

da pelos rins, pela secreção de aldosterona

e pela secreção do hormônio antidiurético.

Potássio (K+

): O potássio é o cátion

intracelular mais importante; é transpor-

tado para o interior das células pelo meca-

nismo da bomba de sódio e tem ação fun-

damental na condução do impulso elétri-

co e na contração muscular.

O acúmulo excessivo de potássio no lí-

quido extracelular (hiperpotassemia) pode

causar redução da condução elétrica e da

potência da contração miocárdica, levan-

do à parada cardíaca em assistolia. Esse

efeito do potássio é o princípio fundamen-

tal da sua utilização nas soluções cardio-

plégicas.

Cálcio (Ca++

): O cálcio é essencial à

formação dos dentes, ossos e diversos ou-

tros tecidos. É tambem um fator importante

na coagulação do sangue. A presença de

pequenas quantidades de cálcio é essenci-

al à manutenção do tônus e da contração

muscular, inclusive miocárdica; a deficiên-

cia do cálcio (hipocalcemia), pode produ-

zir efeitos semelhantes aos do excesso de

potássio.

Magnésio (Mg++

): O magnésio é um

íon importante na função de numerosas

enzimas e participa ativamente no meta-

bolismo da glicose, de diversos outros

hidratos de carbono e das proteinas. Parti-

cipa também, ativamente, nos processos da

contração e irritabilidade neuromuscular;

o seu excesso (hipermagnesemia) pode pro-

duzir relaxamento muscular, inclusive

miocárdico, além de alterações da condu-

ção elétrica cardíaca.

Cloro (Cl-

): O anion cloro (cloreto) é

predominante no líquido extracelular; sua

função principal é a manutenção do equilí-

brio químico com os cátions presentes. O clo-

ro participa ainda nos efeitos tampão do san-

gue em intercâmbio com o bicarbonato.

Bicarbonato (HCO3-): A função mais

importante do íon bicarbonato é a regula-

ção do equilíbrio ácido-basico, em que par-

Tabela 7.4. Composição do plasma,

líquido intersticial e líquido intrace-

lular em relação aos seus cátions e

anions. Plasma e líquido intersticial

tem composição semelhante e são

isotônicos. O líquido intracelular é

levemente hipertônico em relação ao

plasma e ao interstício.

144


ticipa com o ácido carbônico (dióxido de

carbono + água ), formando o principal

sistema tampão do organismo.

Para que ocorra o intercâmbio de água

por osmose, através da membrana capilar

ou celular, é necessário que haja diferença

na concentração total de solutos nos dois

lados da membrana. As membranas celu-

lares e capilares são permeáveis à agua e

aos solutos dos líquidos orgânicos e não são

permeáveis às proteinas.

OSMOSE E PRESSÃO OSMÓTICA

Um soluto é uma substância, como o

cloreto de sódio, cloreto de potássio,

glicose, ou proteina, que pode ser dissolvi-

da em um solvente, para formar uma solu-

ção; a solução salina, por exemplo, tem o

cloreto de sódio como soluto e a água como

o solvente.

Na prática, as soluções podem ser clas-

sificadas conforme o tamanho das

párticulas do soluto ou conforme a sua na-

tureza. Uma solução cristalóide é aquela que

contém partículas homogeneamente dis-

persas no solvente até que ocorra a passa-

gem de uma corrente elétrica ou a sua mis-

tura com outra solução. Os solutos das so-

luções cristalóides, ou simplesmente

cristalóides, são pequenos íons, ácidos e ba-

ses simples, aminoácidos, pequenas molé-

culas orgânicas, como glicose e frutose, pe-

quenas moléculas nitrogenadas, como uréia

e creatinina ou pequenas cadeias de poli-

peptídeos. O limite superior para o tama-

nho das partículas cristalóides está em tor-

no de 50.000 Daltons. Uma solução coloidal

ou, simplesmente, coloide, contém partícu-

las que quando deixadas em repouso por

um tempo prolongado, tendem a deposi-

tar, perdendo a homogeneidade; o proces-

so de deposição pode ser acelerado por

centrifugação e outros meios físico-quí-

micos. As partículas que formam as so-

luções coloidais tem peso molecular mai-

or que os solutos cristalóides, acima de

50.000 Daltons.

As membranas biológicas, membrana

capilar e membrana celular, não permitem

a passagem dos coloides e permitem a livre

passagem de água e dos cristalóides.

Se colocarmos uma solução de cloreto

de sódio (NaCl) em um lado de uma mem-

brana permeável à água e ao sal, e colocar-

mos água pura no outro lado da membra-

na, as moléculas de sódio, cloro e água, vão

passar livremente através dos dois lados da

membrana, até que a concentração de

sódio e cloro nos dois lados seja a mesma.

A passagem da água e dos eletrólitos Na+

e Cl-

para o lado da membrana, onde a sua

concentração é menor, ocorre pelo fenô-

meno da osmose.

A pressão osmótica corresponde à

pressão exercida pelas partículas ou íons de

soluto em uma determinada solução. A

pressão osmótica é medida em osmol ou

miliosmol (mOsm). Uma molécula de

cloreto de sódio, por exemplo, se dissocia

em dois íons, Na+

e Cl-

; portanto, a solu-

ção de uma molécula de cloreto de sódio

exercerá uma pressão osmótica de 2 osmol/

litro de água ou por Kg de água (1litro de

água = 1 Kg).

O intercâmbio de água entre os dife-

rentes compartimentos é governado pela

osmose. As membranas celulares e capila-

res são muito permeáveis à água e o inter-

145


câmbio diário é enorme, entre os compar-

timentos líquidos do organismo. Quando

a pressão osmótica se altera, a água se

move através das membranas, para resta-

belecer o equilíbrio e manter o estado

isosmótico. A regulação da água, entre o

líquido intracelular e o líquido intersticial,

é representada na figura 7.2.

A tonicidade compara as diferentes

soluções em termos da pressão osmótica

que exercem. Duas soluções com o mes-

mo número de partículas dissolvidas por

unidade de volume, tem a mesma pressão

osmótica e são chamadas, soluções

isotônicas. Quando uma solução tem um

número maior de partículas, é dita

hipertônica em relação à outra e, finalmen-

te, se o número de partículas de uma solu-

ção é menor que a solução de compara-

ção, diz-se que ela é hipotônica. O padrão

de comparação que nos interessa, é o plas-

ma sanguíneo. As soluções que serão mis-

turadas ao plasma, devem ser isotônicas, a

fim de evitar alterações significativas da

pressão osmótica. As soluções hipertônicas,

se necessário, podem apenas ser adminis-

tradas em pequenos volumes, para corrigir

déficits de algum eletrólito específico.

As moléculas de colóides, em geral, são

adicionadas às soluções para acrescentar

pressão oncótica. As soluções coloidais, são

o plasma sanguíneo, as soluções de

albumina, gelatina (Isocel), dextran

(Rheomacrodex) e hidroxietil starch

(Hetastarch).

PRESSÃO OSMÓTICA E PRESSÃO

ONCÓTICA (COLOIDO-OSMÓTICA)

A pressão osmótica de uma solução

depende do número de partículas ou mo-

léculas na solução. Quanto menor o peso

da molécula de uma substância, mais mo-

léculas existirão, em um determinado peso

da substância. Dessa forma, 1 grama de

cloreto de sódio conterá um número infi-

nitamente maior de moléculas do que 1

grama de albumina; o peso da molécula de

cloreto de sódio é 58,5 enquanto o peso da

molécula de albumina é 80.000. Podemos,

portanto, afirmar que 1 grama de cloreto

de sódio exerce uma pressão osmótica

muito maior que 1 grama de albumina.

Quando em uma solução, adicionamos

um soluto como a albumina, cuja molécu-

la é de elevado peso, confinada por uma

membrana impermeável à albumina, esta

exercerá uma grande pressão oncótica (ou

coloido-osmótica).

A adição de grandes moléculas, como

albumina, dextran e outras, aumenta a

pressão oncótica da solução. Contudo,

Fig. 7.2. Regulação do intercâmbio de água entre o líquido

extracelular (E) e o líquido intracelular. C, representa

uma célula. Em A, está representada a situação normal

do equilíbrio entre os dois líquidos, intra e extracelular.

A concentração iônica normal de 300mOsm/l existe em

ambos. Se adicionarmos solutos (íons), ao líquido

extracelular, aumentando a sua osmolaridade para

450mOsm/l, a água passa do interior da célula para o

líquido extracelular, representado em B. A célula de

desidrata. Se, diluirmos os solutos no líquido extracelular,

reduzindo a sua osmolaridade para 200 mOsm/l, a água

passa para o interior da célula, como representado em

C, produzindo edema celular acentuado, que pode,

inclusive, romper a célula.

146


como o número de moléculas na solução é

pequeno, o seu efeito sobre a pressão

osmótica é negligível. A pressão oncótica

é expressa em milímetros de mercúrio

(mmHg) e tem grande importância na

manutenção da água do plasma e na cap-

tação da água do líquido intersticial. Quan-

do a pressão oncótica do plasma está redu-

zida a água tende a migrar para o líquido

intersticial.

PERDAS DIÁRIAS DE ÁGUA

O organismo normal mantém o equilí-

brio entre o ganho e a perda diária de água,

regulando a diurese, o suor e as perdas insen-

síveis. Qualquer interferência nos mecanis-

mos normais da regulação, pode gerar distúr-

bios do equilíbrio dos líquidos e de eletrólitos.

Durante a circulação extracorpórea, a oferta

excessiva de líquidos ou de eletrólitos atra-

vés o perfusato, pode romper aquele equi-

líbrio e produzir complicações.

A perda diária de água corresponde à

eliminação pela urina, pelas fezes, pela eva-

poração nos pulmões, durante a respiração

(perda insensível), e pela formação do suor,

dependendo da temperatura ambiente e

do grau de atividade física. A perda total

diária de um indivíduo adulto é de aproxi-

madamente 2.400 à 2.900 ml (tabela 7.5).

O adequado equilíbrio da água e dos

eletrólitos do organismo deve ser lembra-

do na preparação da perfusão, na escolha

dos componentes do perfusato e nos volu-

mes necessários ao procedimento. As so-

luções para o perfusato devem ter a com-

posição química e a pressão osmótica idên-

ticas ao plasma, para minimizar a

possibilidade de produzir distúrbios hídricos

e eletrolíticos.

A liberação de radicais livres e de nu-

merosas citoquinas e outros agentes pró-

inflamatórios durante a circulação extra-

corpórea altera a permeabilidade das mem-

branas capilares e celulares e contribui

substancialmente para alterar os volumes

de água contidos nos diferentes comparti-

mentos do organismo. Esse processo é par-

te importante da reação inflamatória sis-

têmica do organismo e, quando intenso,

pode produzir complicações difíceis de

controlar ou reverter.

Tabela 7.5. Perdas

diárias de água de um

adulto, pelas diversas

vias de eliminação.

147


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